CN112640034A - 四极质量分析装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的四极质量分析装置具备：四极滤质器，围绕中心轴配置有4根杆电极；磁体，在所述四极滤质器的内部的至少一部分形成与所述中心轴交叉的方向的磁场。
Description
技术领域
本发明涉及四极质量分析装置。
背景技术
质量分析装置是根据质荷比(m/z)将源自试样分子的离子分离并检测的装置。四极质量分析装置作为小型且分辨率优异的质量分析装置而被广泛利用。四极质量分析装置是如下的装置：通过将交流电场施加到围绕中心轴而配置的被称为四极滤质器的4根杆状电极上，产生仅使规定的质荷比的离子通过的振荡电场，从而进行质量分析。
在四极质量分析装置中，多以混合有应分析的试样分子与氦等低反应性的载气的试样作为测量对象。因此，若要提高测量精度，需要将应分析的试样分子从载气的分子中分离从而进行测量。
在专利文献1中，在离子源与四极滤质器之间，通过设置夹着离子光轴对置的电极而在该电极间形成规定的交流电场，使得相对较轻的离子大幅偏转。由此，防止大部分相对较轻的载流子的离子向四极滤质器入射。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开第2005-259481号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
即便使用专利文献1的方法，也有微小比率的载气进入四极滤质器。并且，在四极滤质器的中心轴上，由围绕中心轴而配置的4根杆电极形成的电场为零，因此四极滤质器对于沿着其中心轴入射的离子而言不作为滤质器发挥功能。因此，沿着四极滤质器的中心轴入射的源自载气的离子通过四极滤质器到达离子检测器并成为噪声。
由于被离子化的试样及源自载气的离子在中心轴的附近扩散，并且以各种入射角度入射至四极滤质器，因此，沿着中心轴即在中心轴上与中心轴平行地入射的离子的比例极低。
但是，由于载气的量(分子数)远多于试样的量，因此即使是源自载气的离子以微小比率残留而向四极滤质器入射的情况源自载气的离子也会作为较大的噪声而使测量精度降低。
用于解决上述技术问题的方案
本发明的第1方案的四极质量分析装置具备：四极滤质器，围绕中心轴配置有4根杆电极；磁体，在所述四极滤质器的内部的至少一部分形成与所述中心轴交叉的方向的磁场。
本发明的第2方案的四极质量分析装置优选为，在第1方案的四极质量分析装置中，所述磁体在从所述四极滤质器的入射端到长度方向的中间之间的至少一部分形成所述磁场。
本发明的第3方案的四极质量分析装置优选为，在第1方案的四极质量分析装置中，在所述四极滤质器的后级具备碰撞池(collision cell)及第2四极滤质器。
本发明的第4方案的四极质量分析装置优选为，在第3方案的四极质量分析装置中，所述第2四极滤质器具有第2磁体，所述第2磁体在所述第2四极滤质器的内部形成与所述第2四极滤质器的中心轴交叉的方向的磁场。
本发明的第5方案的四极质量分析装置优选为，在第1方案的四极质量分析装置中，在所述四极滤质器的后级进一步具备飞行管(flight tube)。
本发明的第6方案的四极质量分析装置优选为，在第1至第5的任一方案的四极质量分析装置中，具备将由载气输送的分析对象离子化的气体试样离子化装置。
本发明的第7方案的四极质量分析装置优选为，在第1至第5的任一方案的四极质量分析装置中，具备将由载液输送的分析对象离子化的液体试样离子化装置。
本发明的第8方案的四极质量分析装置优选为，在第1至第4的任一方案的四极质量分析装置中，具备电感耦合等离子体离子化装置。
本发明的第9方案的四极质量分析装置优选为，在第1至第5的任一方案的四极质量分析装置中，所述磁体为电磁体，所述四极质量分析装置具有控制供给至所述电磁体的电流的电流控制部。
本发明的第10方案的四极质量分析装置优选为，在第9方案的四极质量分析装置中，所述电流控制部根据分析对象离子的质荷比来设定供给至所述电磁体的电流的量。
本发明的第11方案的四极质量分析装置优选为，在第10方案的四极质量分析装置中，所述分析对象离子的质荷比越高所述电流控制部就将流至所述电磁体的电流的量设定得越大。
发明效果
根据本发明，能够有效地分离载气等分子量小的气体，实现测量精度高的四极质量分析装置。
附图说明
图1是示出第1实施方式的四极质量分析装置的构成的概略图，图1的(a)是表示四极质量分析装置的侧截面的图，图1的(b)是表示图1的(a)中的AA截面的截面图的图。
图2是对利用磁场分离载气的原理进行说明的图。
图3是示出变形例1的四极质量分析装置的构成的概略图。
图4是示出变形例2的四极质量分析装置的构成的概略图。
图5是示出第2实施方式的四极质量分析装置的构成的概略图。
图6是示出第3实施方式的四极质量分析装置的构成的概略图。
具体实施方式
(第1实施方式的四极质量分析装置)
图1是示出本发明的第1实施方式的四极质量分析装置100的构成的概略图，图1(a)表示四极质量分析装置100的侧截面图，图1的(b)表示从+Z方向观察图1的(a)中的AA截面的截面图。在四极质量分析装置100中，在真空容器1的内部沿中心轴AX设有离子化室2、离子光学系统5、预杆7、四极滤质器8以及离子检测器19。大致密闭的真空容器1内通过真空泵6a、6b、6c排气。
另外，图1的(a)所示的Z轴的方向设为与四极滤质器8的中心轴AX的方向一致的方向。
在该四极质量分析装置100的前级设有气相色谱装置20，从气相色谱装置20流出的样气经由连接管4被供给至离子化室2内。离子化室2是将由载气输送的分析对象通过电子碰撞法进行离子化的气体试样离子化装置的一例。在离子化室中，在灯丝3产生的热电子被加速，该热电子与被导入至离子化室2的试样分子(或原子)接触，由此试样分子被离子化。
在离子化室2内，除了作为分析对象的试样分子以外，作为气相色谱仪的色谱柱的流动相(载气)的氦气的分子也大量流入并被离子化。
产生的各种离子从离子化室2被引出，通过离子光学系统5被导入至预杆7。预杆7在围绕着中心轴AX而分别距中心轴AX规定距离的位置具备4根杆电极。预杆7的4根杆电极的相对于中心轴AX的位置与后述的四极滤质器8的4根杆电极8a～8d是相同的。
通过预杆7的离子被导入四极滤质器8内。四极滤质器8如图1的(b)所示，在围绕着中心轴AX而在从X方向及Y方向相对于中心轴AX偏离45度的方向上分别相距中心轴AX规定距离的位置具备4根杆电极8a～8d。4根杆电极的中心轴AX方向的长度为15～30cm左右。
在四极滤质器8中从未图示的电源施加将直流电压与高频电压重叠后的电压，仅使具有与该施加电压相对应的质荷比(质量m/电荷z)的离子通过四极滤质器8从而到达离子检测器19而被检测。除此之外的不需要的离子种类无法穿过四极滤质器8。
但是，在四极滤质器8的中心轴AX上，由围绕中心轴AX而配置的4根杆电极8a～8d形成的电场为零，因此四极滤质器8对于沿着其中心轴AX入射的离子而言不作为滤质器发挥功能。因此，沿着四极滤质器8的中心轴AX入射的载气等的离子(来自载气的离子)有可能通过四极滤质器8到达离子检测器19而成为噪声。
于是，在本第1实施方式中，作为一例，在四极滤质器8的入射侧(离子化室2侧)的附近配置磁体9a、9b，在四极滤质器8的内部的至少一部分形成有与中心轴AX交叉的方向的磁场MF。
作为一例，磁体9a、9b为电磁体，电流控制部10a、10b分别对电磁体9a、9b供给电流并控制供给的电流的量。作为一例，磁场MF的朝向如图1的(b)所示地与图1中的Y方向平行，在构成四极滤质器8的4根杆电极8a～8d的内部形成有与Y方向平行的磁场MF。
磁场MF的朝向不限于此，只要是不与中心轴AX平行的朝向、即与中心轴AX交叉的朝向，则可以是任意的朝向。然而，在使磁场MF的朝向与中心轴AX正交的情况下，能够通过更小的磁场MF如后述地将离子排除至四极滤质器8之外。
另外，通常来说，由于构成四极滤质器8的4根杆电极8a～8d由非磁性(顺磁性)的材料形成，因此杆电极8a～8d不会对所形成的磁场MF造成影响。因此，磁场MF的朝向与杆电极8a～8d的位置关系可以是任意的。即，磁体9a、9b所配置的位置不限于如图1的(b)所示的Y轴上，也可以配置在X轴上，还可以配置在以中心轴AX为中心从X轴或Y轴旋转任意的角度的位置。
图2是示出在四极滤质器8中移动的离子的轨道I1因磁体9a、9b形成的磁场MF而受到洛伦兹力从而弯曲的情况的图。图2是在远处从垂直于中心轴AX的方向即磁场MF的方向观察四极滤质器8的图。
由于如上所述在中心轴AX上未形成有电场，因此若四极滤质器8内不存在磁场MF，则沿着中心轴AX进入四极滤质器8的离子会沿着中心轴AX通过四极滤质器8。
然而，若在四极滤质器8内存在磁场MF，则离子由于由磁场MF引起的洛伦兹力(qv×B：q为电荷、v为离子的速度，B为磁场MF)而在与磁场MF正交的方向上受到力。其结果为，在沿中心轴AX的轨道I1上行进的离子因磁场MF而向图2中的上方偏转，通过轨道I2。并且，由于轨道I2远离中心轴AX，因此若由四极滤质器8产生的电场作用于离子而该离子的质荷比与能够通过四极滤质器8的质荷比不同，则该离子受到由电场引起的偏转作用，经过轨道I3而被排除至四极滤质器8之外。
由于入射至四极滤质器8的离子的动能(1/2mv2)由离子化室2与四极滤质器8的电位差决定，因此与离子的质量m的大小无关地均拥有大致固定的能量。因此，离子的速度v与离子的质量m的平方根
成反比。
如上所述，洛伦兹力是与离子的速度成正比的力，因此速度v较快质量较低的离子受到更大的力。因此，通过在四极滤质器8内形成磁场MF，能够将通常为低质量的源自氦或氮的载气的离子高效地排除至四极滤质器8之外。
另一方面，作为测量对象的质量比较大的离子在四极滤质器8内也由于磁场MF而使其轨道偏转。然而，如上所述，质量大的离子的速度v较慢，从而作用的洛伦兹力也小，因此其偏转量微小而不会被排除至四极滤质器8的外部。
由此，能够降低由载气引起的噪声，实现测量精度高的四极质量分析装置。
磁体9a、9b可以是永磁体、电磁体的任一种。但是，通过设为电磁体，能够通过控制流过电磁体的电流的量来控制四极滤质器8内形成的磁场MF的朝向及方向。
作为一例，能够根据分析对象离子的质荷比来设定流过电磁体的电流的量。作为另一例，分析对象离子的质荷比越高，则能够将流过电磁体的电流的量设定得越大。由于质荷比大的分析对象离子难以发生由磁场MF引起的离子轨道的变化，因此即使增加电流量形成强度较强的磁场MF,也难以发生由离子检测器19检测到的离子强度的降低。另一方面，源自低质量的载气的离子通过随电流的增大而增大的磁场MF被高效地去除。由此，通过根据分析对象离子的质荷比而设定流过电磁体的电流的量，测量结果的S/N提高，能够使测量精度进一步提高。
另一方面，若将磁体9a、9b设为永磁体，则无需电源部12a、12b和布线，能够进一步地降低磁体9a、9b自身的成本，因此能够以简单且廉价的构成来形成磁场MF。
在上述的例子中，将磁体9a、9b设为配置在四极滤质器8的入射侧的附近，但只要是通过磁场MF对质量轻的载气的轨道造成影响的部位，磁体9a、9b所配置的位置就不限于此。即，磁体9a、9b只要配置为在与中心轴AX交叉的方向上使磁场MF形成于四极滤质器8的内部的至少一部分即可。例如，可以配置在真空容器1的内部且远离四极滤质器8的位置，或者也可以配置在真空容器1的外部。此外，也可以设为在磁体9a、9b与四极滤质器8的入射侧之间配置磁体，将磁体9a、9b的磁场引导至四极滤质器8的入射侧的构成。各个磁体9a、9b无需是单个的磁体，也可以是多个磁体。此外，9a、9b也无需如上所述地是成对的，也可以是一个磁体。
另外，如前述地，在沿着中心轴AX的轨道上行进的源自载气的离子在通过磁场MF偏转后在四极滤质器8的电场的作用下偏转，被排除至四极滤质器8之外。因此，为了进一步高效地排除源自载气的离子，优选磁体9a、9b在四极滤质器8的入射端8e与四极滤质器8的长度方向(中心轴AX方向)的中间点8m之间的至少一部分形成磁场MF。由此，能够使在沿着中心轴AX的轨道上行进的源自载气的离子较早地通过磁场MF而偏转，之后，经过比较长的时间而使四极滤质器8的电场产生作用。由此，能够进一步高效地将源自载气的离子排除至四极滤质器8之外。
另外，离子光学系统的最终级电极5E与四极滤质器8的入射端8e之间也在与中心轴AX方向交叉的方向上形成磁场，根据该磁场，也能够使入射至四极滤质器8的源自载气的离子偏转。
此外，气体试样离子化装置并不限于采用了上述的电子碰撞法的离子化室2，也可以使用利用化学离子化法的装置。
(变形例1)
图3是示出变形例1的四极质量分析装置100a的构成的概略图。变形例1的四极质量分析装置100a的大部分构成与上述的第1实施方式的四极质量分析装置100共通，因此对共通部分赋以相同的附图标记并适当省略说明。
变形例1的四极质量分析装置100a从离子化室2到四极滤质器8的构成与上述第1实施方式的四极质量分析装置100相同。并且，在四极滤质器8的后级，配置碰撞池11及第2四极滤质器13，形成所谓的三重四极质量分析装置。真空容器1内的配置有碰撞池11及第2四极滤质器13的部分利用真空泵6d、6e排气。
另外，在图3中，省略了气相色谱装置20的图示。此外，将与第2四极滤质器13对应的四极滤质器8称为第1四极滤质器8。
通过了第1四极滤质器8的离子(前体离子)入射至碰撞池11，与被供给至碰撞池11的氩或氮等惰性气体(碰撞气体：collision gas)碰撞。前体离子由于碰撞而在化学键弱的部分开裂，生成产物离子。生成的各种产物离子经过第2预杆12入射至第2四极滤质器13，只有具有规定的质荷比的离子会透过第2四极滤质器13被离子检测器19检测到。
但是，在第2四极滤质器13中，第2四极滤质器13的电场也不作用于沿着中心轴AX入射的离子。于是，在本变形例1中，在构成第2四极滤质器13的4根杆电极的入射侧(碰撞池11侧)的附近也配置第2磁体14a、14b从而在作为第2四极滤质器13内的至少一部分的入射侧的附近形成磁场MF2。作为一例，第2磁体14a、14b为电磁体，电流控制部10c、10d分别对第2电磁体14a、14b供给电流，并控制供给的电流的量。
另外，配置第2磁体14a、14b的位置不限于上述位置。第2磁体14a、14b也与上述磁体9a、9b同样地配置为在第2四极滤质器13的内部形成与中心轴AX交叉的方向的磁场MF2即可。
此外，优选第2磁体14a、14b也与上述磁体9a、9b同样地在从第2四极滤质器13内的入射端13e到第2四极滤质器13的长度方向的中间点13M之间形成磁场MF2。
在像以往那样不配置磁体14a、14b的情况下，在碰撞池11内离子化的氩或氮等的离子之中，沿着中心轴AX入射至第2四极滤质器13的离子被离子检测器19检测为噪声。
在本变形例1中，沿着中心轴AX入射至第2四极滤质器13的离子因磁体14a、14b形成的磁场MF2而被偏转，从中心轴AX脱离。因此，具有能够通过第2四极滤质器13的质荷比以外的质荷比的离子因第2四极滤质器13的电场而无法通过第2四极滤质器13，由此能够降低噪声成分。
另外，在于碰撞池11内生成的碰撞气体的离子对测量结果产生的影响较小的情况下，也可以不在第2四极滤质器13的周边配置磁体14a、14b。即使在该情况下，依然能够通过在第1四极滤质器8的入射侧形成磁场MF来降低由载气引起的噪声，实现测量精度高的三重四极质量分析装置。
(变形例2)
图4是示出变形例2的四极质量分析装置100b的构成的概略图。变形例2的四极质量分析装置100b的大部分构成与上述第1实施方式的四极质量分析装置100或变形例1的四极质量分析装置100a共通，因此对共通部分赋予相同的附图标记并适当省略说明。
变形例2的四极质量分析装置100b从离子化室2到第1四极滤质器8的构成与上述第1实施方式的四极质量分析装置100相同。并且，在第1四极滤质器8的后级配置碰撞池11及飞行管17从而形成所谓的四极-飞行时间型质量分析装置(QTOF)。真空容器1内的配置有碰撞池11及飞行管17的部分利用真空泵6d、6f排气。
在碰撞池11生成的各种产物离子被引向离子光学系统15从而入射至正交加速电极16。然后，利用正交加速电极16向图4中的-Y方向加速，在飞行管17内的飞行空间FA中沿着飞行路径FP飞行。然后，被利用反射器18形成的电场反射，被离子检测器19检测到。
由于利用正交加速电极16加速的各种产物离子的速度根据产物离子的质荷比的差异而不同，因此相同飞行路径FP的飞行所需的飞行时间也根据离子的质荷比的差异而不同。因此，能够通过测量飞行时间来测量各种产物离子的质荷比。
在变形例2的四极质量分析装置100b中，能够通过在第1四极滤质器8内形成磁场MF来降低由载气引起的噪声，因此能够实现测量精度高的四极-飞行时间型质量分析装置。
(第2实施方式的四极质量分析装置)
图5是示出第2实施方式的四极质量分析装置100c的构成的概略图。第2实施方式的四极质量分析装置100c的部分构成与上述第1实施方式的四极质量分析装置100共通，因此对共通部分赋予相同的附图标记并适当省略说明。
第2实施方式的四极质量分析装置100c使用利用了ESI(电喷雾电离：Electrospray ionization)的装置作为将由载液输送的分析对象离子化的液体试样离子化装置。
从液相色谱装置21供给的液体状的试样通过导入配管32被引向电喷雾22。电喷雾23对液体状的试样赋予电荷的同时将试样与氮气等的雾化气体一起喷雾至离子化室24内。喷雾出的液体状的试样在离子化室24内反复蒸发与分裂，成为试样分子的离子。此外喷雾气体和液体色谱装置21的流动相的液体(载液)也部分离子化。流动相的液体通常为乙腈等有机溶剂或水，且其均为低质量的分子。
这些离子通过细径的加热毛细管25进入第1中间真空室26。然后，这些离子被引向设置在第1中间真空室26内的离子光学系统27，进而进入第2中间真空室28。在第2中间真空室28中也设有离子光学系统29，试样分子的离子以及喷雾气体和液相色谱装置21的流动相的液体成分离子化后的离子也被引向离子光学系统29并入射至预杆7及四极滤质器8。
真空容器1内的设置有第1中间真空室26、第2中间真空室28以及四极滤质器8的空间分别被真空泵6g、6h、6i减压。
在本第2实施方式中也与上述第1实施方式同样地，在构成四极滤质器8的4根杆电极8a～8d的入射侧的附近配置有磁体9a、9b。并且利用磁体9a、9b在四极滤质器8的内部的至少一部分形成有与中心轴AX交叉的方向的磁场MF。另外，磁体9a、9b的配置与上述第1实施方式同样地不限于杆电极8a～8d的入射侧的附近。此外，与上述第1实施方式同样地进一步优选为，配置磁体9a、9b使得在四极滤质器8的入射端8e与长度方向的中间点8m之间形成磁场MF。
作为一例，磁体9a、9b为电磁体，电流控制部10a、10b分别对电磁体9a、9b供给电流并控制供给的电流的量。因此，能够利用四极滤质器8的入射侧的磁场MF高效地将作为低质量的离子的源自喷雾气体和液相色谱装置21的流动相的液体的离子排除至四极滤质器8之外。由此，能够降低由喷雾气体等引起的噪声，实现测量精度高的四极质量分析装置。
在上述示例中，设为从液相色谱装置21供给的液体状的试样通过ESI法而被离子化，但离子化法不限于此。还能够使用大气压化学电离法(Atmospheric pressurechemical ionization，APCI)和大气压光电离法(Atmospheric PressurePhotoionization Source，APPI)。
另外，在上述第2实施方式的四极质量分析装置100c中与上述变形例1同样地，也能够在四极滤质器8的后级进一步设置碰撞池11及第2四极滤质器13从而设为三重四极质量分析装置。
此外，与上述变形例2同样地，也能够在四极滤质器8的后级进一步设置碰撞池11、正交加速电极16以及飞行管17，来设为四极-飞行时间型质量分析装置。
(第3实施方式的四极质量分析装置)
图6是示出第3实施方式的四极质量分析装置100d的构成的概略图。第3实施方式的四极质量分析装置100d的部分构成与上述第1实施方式的四极质量分析装置100共通，因此对共通部分赋予相同的附图标记并适当省略说明。
第3实施方式的四极质量分析装置100d利用电感耦合等离子体(Inductivitycoupled plasma，ICP)将试样分子离子化。
被供给至雾化器30的试样在雾化器30中与载气混合，被形成雾状。被形成雾状的试样与载气一起经由导入部31被导入至ICP炬管(torch)32，被在ICP炬管32内形成的等离子体分解，并且被离子化。
从ICP炬管32射出的离子经由采样锥(sampler cone)33及截取锥(skimmer cone)34入射至离子光学系统5，被离子光学系统5收敛，入射至预杆7及四极滤质器8。
在本第3实施方式中，也与上述第1实施方式同样地构成四极滤质器8的4根杆电极8a～8d的入射侧的附近配置有磁体9a、9b。在本第3实施方式中，磁场MF的优选形成位置以及磁体9a、9b的优选配置位置与上述第1实施方式相同。作为一例，磁体9a、9b为电磁体，电流控制部10a、10b分别对电磁体9a、9b供给电流，并控制供给的电流的量。
因此，能够通过四极滤质器8的入射侧的磁场MF高效地将作为低质量的离子的源自载气的离子排除至四极滤质器8之外。由此，能够降低由载气引起的噪声，实现测量精度高的四极质量分析装置。
另外，在上述第3实施方式的四极质量分析装置100c中，也与上述变形例1同样地能够在四极滤质器8的后级进一步设置碰撞池11及第2四极滤质器13从而设为三重四极质量分析装置。
根据上述的各实施方式及变形例，可得到以下的作用效果。
(1)各实施方式及各变形例的四极质量分析装置100具备：四极滤质器8，围绕中心轴AX配置有4根杆电极8a～8d；磁体9a、9b，在四极滤质器8的内部的至少一部分形成与中心轴AX交叉的方向的磁场MF。根据该构成，能够高效地将由载气等产生的低质量的离子排除至四极滤质器8之外。由此，能够降低由载气等引起的噪声，实现测量精度高的四极质量分析装置。
(2)通过使磁体9a、9b构成为在从四极滤质器8的入射端8e到长度方向的中间8m之间的至少一部分形成所述磁场，能够进一步高效地降低由载气等引起的噪声。
(3)通过构成为在四极滤质器8的后级具备碰撞池11及第2四极滤质器13的构成，能够降低由载气等引起的噪声，实现三重四极质量分析装置。
(4)通过构成为具有在第2四极滤质器13的内部形成与第2四极滤质器13的中心轴AX交叉的方向的磁场MF2的第2磁体14a、14b，能够降低由碰撞气体等引起的噪声，实现三重四极质量分析装置。
(5)通过构成为在四极滤质器8的后级具备碰撞池11及飞行管17，能够降低由载气等引起的噪声，实现四极-飞行时间型质量分析装置(QTOF)。
(6)通过构成为具备将由载气输送的分析对象离子化的气体试样离子化装置(离子化室2等)，能够实现高效地分析从气相色谱装置20输出的试样的四极质量分析装置。
(7)通过构成为具备将由载液输送的分析对象离子化的液体试样离子化装置(ESI23等)，能够实现高效地分析从液相色谱装置21输出的试样的四极质量分析装置。
(8)在构成为具备电感耦合等离子体离子化装置(ICP炬管32)的构成的情况下，也能够降低电感耦合等离子体离子化装置的由载气引起的噪声，因此，能够实现测量精度高的电感耦合等离子体四极质量分析装置。
(9)通过构成为将磁体9a、9b设为电磁体且具有控制供给至电磁体的电流的电流控制部10a、10b，能够容易地变更在四极滤质器8的内部所形成的磁场MF的朝向及大小。由此，能够根据分析对象调整将源自载气的离子从四极滤质器8排除的程度。
(10)电流控制部10a、10b根据分析对象离子的质荷比来设定供给至电磁体9a、9b的电流的量，由此能够使测量结果的S/N提高，使测量精度进一步提高。
本发明不由上述实施方式的内容限定。在本发明的技术性思想的范围内所想到的其他方案也包含在本发明的范围内。
附图标记说明
100 四极质量分析装置
1 真空容器
2、24 离子化室
3 灯丝
4 连接管
5、15 离子光学系统
6a～6m 真空泵
7、12 预杆
8 四极滤质器
8a～8d 杆电极
19 离子检测器
9a、9b 磁体
14a、14b 第2磁体
10a～10d 电流控制部
11 碰撞池
13 第2四极滤质器
16 正交加速部
17 飞行管
FA 飞行空间
FP 飞行路径
18 反射器
20 气相色谱装置
21 液相色谱装置
23 电喷雾(ESI)
30 雾化器
32 ICP炬管。
Claims (11)
1.一种四极质量分析装置，其特征在于，具备：
四极滤质器，围绕中心轴配置有4根杆电极；
磁体，在所述四极滤质器的内部的至少一部分形成与所述中心轴交叉的方向的磁场。
2.如权利要求1所述的四极质量分析装置，其特征在于，
所述磁体在从所述四极滤质器的入射端到长度方向的中间之间的至少一部分形成所述磁场。
3.如权利要求1所述的四极质量分析装置，其特征在于，
在所述四极滤质器的后级具备碰撞池及第2四极滤质器。
4.如权利要求3所述的四极质量分析装置，其特征在于，
具有第2磁体，在所述第2四极滤质器的内部形成与所述第2四极滤质器的中心轴交叉的方向的磁场。
5.如权利要求1所述的四极质量分析装置，其特征在于，
在所述四极滤质器的后级进一步具备飞行管。
6.如权利要求1～5的任一项所述的四极质量分析装置，其特征在于，
具备将由载气输送的分析对象离子化的气体试样离子化装置。
7.如权利要求1～5的任一项所述的四极质量分析装置，其特征在于，
具备将由载液输送的分析对象离子化的液体试样离子化装置。
8.如权利要求1～4的任一项所述的四极质量分析装置，其特征在于，
具备电感耦合等离子体离子化装置。
9.如权利要求1～5的任一项所述的四极质量分析装置，其特征在于，
所述磁体为电磁体，
四极质量分析装置具有电流控制部，控制供给至所述电磁体的电流。
10.如权利要求9所述的四极质量分析装置，其特征在于，
所述电流控制部根据分析对象离子的质荷比来设定供给至所述电磁体的电流的量。
11.如权利要求10所述的四极质量分析装置，其特征在于，
所述分析对象离子的质荷比越高，所述电流控制部将流向所述电磁体的电流的量设定得越大。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5248482U (zh) * | 1975-09-30 | 1977-04-06 | ||
| JPS5287086A (en) * | 1976-01-14 | 1977-07-20 | Hitachi Ltd | Total ion monitor apparatus for mass analyzer |
| JP2001283769A (ja) * | 2000-04-03 | 2001-10-12 | Anelva Corp | Ｑポール型質量分析計 |
| JP2006234782A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-09-07 | Hitachi High-Technologies Corp | 電子捕獲解離反応装置及び電子捕獲解離を備えた質量分析装置 |
| CN102834897A (zh) * | 2010-04-09 | 2012-12-19 | 株式会社岛津制作所 | 四极型质量分析装置 |
| CN103376299A (zh) * | 2012-04-26 | 2013-10-30 | 株式会社岛津制作所 | 色谱质谱分析用数据处理系统 |
| CN103650101A (zh) * | 2011-06-28 | 2014-03-19 | 株式会社岛津制作所 | 三重四极型质量分析装置 |
| CN105190831A (zh) * | 2013-05-08 | 2015-12-23 | 株式会社岛津制作所 | 质谱仪 |
| CN108352293A (zh) * | 2015-11-11 | 2018-07-31 | 株式会社岛津制作所 | 四极杆滤质器以及四极杆质谱分析装置 |
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Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4209696A (en) * | 1977-09-21 | 1980-06-24 | Fite Wade L | Methods and apparatus for mass spectrometric analysis of constituents in liquids |
| US4535235A (en) * | 1983-05-06 | 1985-08-13 | Finnigan Corporation | Apparatus and method for injection of ions into an ion cyclotron resonance cell |
| DE10325579B4 (de) * | 2003-06-05 | 2007-10-11 | Bruker Daltonik Gmbh | Ionenfragmentierung durch Elektroneneinfang in linearen Ionenfallen |
| JP4285283B2 (ja) | 2004-03-11 | 2009-06-24 | 株式会社島津製作所 | 質量分析装置 |
| US7064322B2 (en) * | 2004-10-01 | 2006-06-20 | Agilent Technologies, Inc. | Mass spectrometer multipole device |
| GB201208961D0 (en) * | 2012-05-18 | 2012-07-04 | Micromass Ltd | 2 dimensional MSMS |
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| US10290482B1 (en) * | 2018-03-13 | 2019-05-14 | Agilent Technologies, Inc. | Tandem collision/reaction cell for inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) |
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Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5248482U (zh) * | 1975-09-30 | 1977-04-06 | ||
| JPS5287086A (en) * | 1976-01-14 | 1977-07-20 | Hitachi Ltd | Total ion monitor apparatus for mass analyzer |
| JP2001283769A (ja) * | 2000-04-03 | 2001-10-12 | Anelva Corp | Ｑポール型質量分析計 |
| JP2006234782A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-09-07 | Hitachi High-Technologies Corp | 電子捕獲解離反応装置及び電子捕獲解離を備えた質量分析装置 |
| CN102834897A (zh) * | 2010-04-09 | 2012-12-19 | 株式会社岛津制作所 | 四极型质量分析装置 |
| CN103650101A (zh) * | 2011-06-28 | 2014-03-19 | 株式会社岛津制作所 | 三重四极型质量分析装置 |
| CN103376299A (zh) * | 2012-04-26 | 2013-10-30 | 株式会社岛津制作所 | 色谱质谱分析用数据处理系统 |
| CN105190831A (zh) * | 2013-05-08 | 2015-12-23 | 株式会社岛津制作所 | 质谱仪 |
| CN108352293A (zh) * | 2015-11-11 | 2018-07-31 | 株式会社岛津制作所 | 四极杆滤质器以及四极杆质谱分析装置 |
| CN112640035A (zh) * | 2018-09-06 | 2021-04-09 | 株式会社岛津制作所 | 四极质量分析装置 |
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