JP2000100375A - Mass spectrometer and electrostatic lens therefor - Google Patents

Mass spectrometer and electrostatic lens therefor

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JP2000100375A JP11301248A JP30124899A JP2000100375A JP 2000100375 A JP2000100375 A JP 2000100375A JP 11301248 A JP11301248 A JP 11301248A JP 30124899 A JP30124899 A JP 30124899A JP 2000100375 A JP2000100375 A JP 2000100375A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid chromatograph-mass spectrometer for analyzing a biological sample or the like, generating little noise, having high sensitivity and capable of stable operation over a long time. SOLUTION: In this means spectrometer, an ion capture port 19 for capturing ions into a mass analyzer part is positioned so as to be deviated from the center axis of an ion introduction fine aperture 15, and only ions are taken into a mass analyzer part 6 after being deflected with an electrostatic lens 21, thereby preventing a charged liquid drop from flowing into the mass analysis part 6. According to this construction, a charged liquid drop which becomes a noise source causes the sensitivity to drop in a mass spectrometer can be eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、糖、ペプチド、蛋
白質等の生体関連の混合試料の分離分析に重要である、
混合物の分離手段と質量分析計とを結合した装置、とく
に液体クロマトグラフ・質量分析計、キャピラリー電気
泳動・質量分析計に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention is important for the separation and analysis of biologically related mixed samples such as sugars, peptides and proteins.
The present invention relates to an apparatus in which a separation means for a mixture is combined with a mass spectrometer, particularly to a liquid chromatograph / mass spectrometer and a capillary electrophoresis / mass spectrometer.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、分析の分野では生体関連物質の質
量分析法の開発が重要視されている。
2. Description of the Related Art At present, in the field of analysis, development of mass spectrometry for biological substances is regarded as important.

【0003】生体関連物質は通常混合物として溶液中に
溶け込んでいるため、混合物を分離する手段と質量分析
計とを結合する装置の開発が進められている。この方法
の代表的な装置として、液体クロマトグラフ・質量分析
計がある。液体クロマトグラフは混合物の分離に優れる
が物質の同定ができず、一方質量分析計は感度も高く物
質の同定能力に優れるが混合物の分析は困難である。そ
こで、液体クロマトグラフの検出器として質量分析計を
用いる液体クロマトグラフ・質量分析計は、混合物の分
析に対して大変有効である。参考のため、従来の液体ク
ロマトグラフ・質量分析計の全体の構成を示すブロック
図を図20に示す。液体クロマトグラフ1から溶出して
くる試料溶液は配管2によりイオン源3に導入される。
イオン源3はイオン源用電源4により信号ライン5aを
通して制御されている。イオン源3で生成した試料分子
に関するイオンは質量分析部6へと導入されて質量分析
される。この質量分析部6は排気系7により真空に排気
されている。質量分析されたイオンはイオン検出器8で
検出され、検出信号は信号ライン5bを介してデータ処
理装置9に送られる。
[0003] Since biological substances are usually dissolved in a solution as a mixture, an apparatus for combining a means for separating the mixture with a mass spectrometer has been developed. A typical apparatus for this method is a liquid chromatograph / mass spectrometer. Liquid chromatographs are excellent at separating mixtures but cannot identify substances, whereas mass spectrometers are sensitive and have excellent ability to identify substances, but the analysis of mixtures is difficult. Therefore, a liquid chromatograph / mass spectrometer using a mass spectrometer as a detector of the liquid chromatograph is very effective for analyzing a mixture. For reference, FIG. 20 is a block diagram showing the entire configuration of a conventional liquid chromatograph / mass spectrometer. The sample solution eluted from the liquid chromatograph 1 is introduced into an ion source 3 through a pipe 2.
The ion source 3 is controlled by a power source 4 for the ion source through a signal line 5a. The ions related to the sample molecules generated by the ion source 3 are introduced into the mass spectrometer 6 and subjected to mass analysis. The mass analyzer 6 is evacuated to a vacuum by an exhaust system 7. The mass-analyzed ions are detected by the ion detector 8, and the detection signal is sent to the data processing device 9 via the signal line 5b.

【0004】このように液体クロマトグラフ・質量分析
計の原理は簡単であるが、液体クロマトグラフは溶液中
の試料を扱うのに対し、質量分析計は真空中のイオンを
扱うという相性の悪さのため、この装置、方法の開発は
非常に困難なものとなっている。この問題を解決するた
めにいくつかの方法が開発されている。なかでも有力視
されているのは、液体クロマトグラフからの溶出液を噴
霧し、生成した液滴中に含まれる試料分子をイオン化し
て質量分析部へと取り込む噴霧イオン化法である。噴霧
イオン化法の例として、アナリティカル ケミストリー
1987年、59巻、2642頁( Analytical Chem
istry, 59, 2642 (1987) )に記載されている静電噴霧
法について説明する。図21に静電噴霧イオン源を備え
た液体クロマトグラフ・質量分析計の構造を示す断面図
を示す。液体クロマトグラフ1から溶出してくる試料溶
液を、配管2、コネクタ10を介して噴霧細管11に導
入する。この噴霧細管11と対向電極12との間に数キ
ロボルトの電圧を印加すると、噴霧細管11の先端で試
料溶液がコーン状になりその先端から微小液滴が生成す
る、いわゆる静電噴霧現象が起こる。静電噴霧法では、
噴霧用ガス噴出口13を設け、噴霧細管11のまわりか
ら窒素などのガスを流し、微小液滴の気化を促進させ
る。さらに、生成した微小液滴に向けて、窒素などのガ
スを対向電極12側に設けられた気化用ガス噴出口14
から吹き付け、微小液滴の気化を促進させる。以上のよ
うな経過を経て生成したイオンは、イオン導入細孔15
から直接真空中6に導入され、高真空下の質量分析部で
質量分析される。また、質量分析計におけるS/N比を
向上させるため、イオン検出器として図22に示した構
成が用いられていた。高周波電場により質量分離する質
量分析部6の後部にイオン偏向電極16を設け、質量分
離されたイオンを偏向させる。偏向を受けたイオンは数
キロボルトの電位で加速され、二次電子を放出する二次
電子放出電極17を衝撃する。この様にして得られた二
次電子をセラトロン等の電子検出器18で検出する。こ
の構成により、電荷を持たない中性分子や液滴がイオン
検出器8において信号として検出されるのを防ぎ、S/
N比をある程度向上させている。
As described above, the principle of the liquid chromatograph / mass spectrometer is simple, but the liquid chromatograph handles a sample in a solution, whereas the mass spectrometer has a poor compatibility of handling ions in a vacuum. Therefore, development of this apparatus and method is very difficult. Several methods have been developed to solve this problem. Among them, a promising one is a spray ionization method in which an eluate from a liquid chromatograph is sprayed, and sample molecules contained in the generated droplets are ionized and taken into a mass spectrometer. As an example of the spray ionization method, Analytical Chemistry 1987, 59, 2642 (Analytical Chem.
istry, 59 , 2642 (1987)). FIG. 21 is a sectional view showing the structure of a liquid chromatograph / mass spectrometer provided with an electrostatic spray ion source. The sample solution eluted from the liquid chromatograph 1 is introduced into the spray capillary 11 via the pipe 2 and the connector 10. When a voltage of several kilovolts is applied between the spraying capillary 11 and the counter electrode 12, the so-called electrostatic spraying phenomenon occurs in which the sample solution has a cone shape at the tip of the spraying capillary 11 and microdroplets are generated from the tip. . In electrostatic spraying,
An atomizing gas ejection port 13 is provided, and a gas such as nitrogen is flowed from around the atomizing capillary 11 to promote the vaporization of the fine droplets. Further, a gas such as nitrogen is directed toward the generated microdroplets by a vaporizing gas outlet 14 provided on the counter electrode 12 side.
Spraying from the air to promote the vaporization of the microdroplets. The ions generated through the above-described process are transferred to the ion introduction pore 15
Is directly introduced into a vacuum 6 and mass analyzed by a mass spectrometer under a high vacuum. Further, in order to improve the S / N ratio in the mass spectrometer, the configuration shown in FIG. 22 has been used as the ion detector. An ion deflecting electrode 16 is provided at the rear of the mass analyzer 6 for mass separation by a high-frequency electric field, and deflects the mass-separated ions. The deflected ions are accelerated at a potential of several kilovolts, and bombard the secondary electron emission electrode 17 that emits secondary electrons. The secondary electrons thus obtained are detected by an electron detector 18 such as a seratron. With this configuration, neutral molecules or droplets having no charge are prevented from being detected as signals in the ion detector 8, and S / S
The N ratio is improved to some extent.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の方法には次のよ
うな課題があった。イオン取り込むイオン導入細孔は、
イオンのみならず、気化が不十分な帯電液滴も取り込ん
でしまう。この帯電液滴は大き過ぎ、高周波電場により
質量分離する質量分析部では完全には除去できない。こ
の帯電液滴は、質量分析部を汚染し質量分析部の長時間
にわたる安定した動作を妨げるとともに、イオン検出部
においてノイズとなって検出され、シグナルとノイズの
比率(S/N比)を悪くする原因となり、質量分析計の
感度を低下させていた。質量分析計におけるS/N比を
向上させる図22に示す従来技術での構成では、電荷を
有する帯電液滴の多くが二次電子放出電極17まで引出
されてしまい、ノイズの原因となっていた。また、質量
分析部6の汚染の軽減も課題となっていた。このノイズ
の源となる帯電液滴を除去するには、イオン源において
液滴の気化効率を上げ液滴を完全に消滅させればよい。
しかしながら、液滴が完全に気化し得る程度に熱などの
エネルギーを与えると、解離しやすい生体関連物質が変
性してしまう恐れがあり、イオンと帯電液滴とを分離し
イオンだけを選択的に質量分析部へ導入する手法の開発
が望まれていた。本発明の目的は、長時間にわたり安定
した分析が可能な質量分析計を提供することにある。本
発明の他の目的は、ノイズの少ない高感度な質量分析計
を提供することにある。
The conventional method has the following problems. Ion-introducing pores for taking in ions
Not only ions but also charged droplets that are insufficiently vaporized are taken in. These charged droplets are too large and cannot be completely removed by a mass spectrometer that separates the mass by a high-frequency electric field. The charged droplets contaminate the mass spectrometer and prevent the mass spectrometer from operating stably for a long time, and are detected as noise in the ion detector, resulting in a poor signal-to-noise ratio (S / N ratio). And reduced the sensitivity of the mass spectrometer. In the configuration according to the prior art shown in FIG. 22 for improving the S / N ratio in the mass spectrometer, most of the charged droplets having electric charges are drawn out to the secondary electron emission electrode 17, which causes noise. . In addition, reduction of contamination of the mass spectrometer 6 has also been an issue. In order to remove the charged droplets as a source of the noise, the vaporization efficiency of the droplets in the ion source may be increased to completely eliminate the droplets.
However, if energy such as heat is applied to such an extent that the droplets can be completely vaporized, the easily-dissociated biomaterial may be denatured. The development of a method for introducing it to the mass spectrometry unit has been desired. An object of the present invention is to provide a mass spectrometer capable of performing stable analysis for a long time. Another object of the present invention is to provide a highly sensitive mass spectrometer with less noise.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】イオンと帯電液滴とを分
離しイオンだけを選択的に質量分析計へ導入し、長時間
に安定した分析ができ、かつノイズの少ない質量分析計
を可能とするため、多成分の試料や不純物より成る混合
物を成分別に分離する手段と、大気圧下で試料分子のイ
オンを生成するイオン化部と、この生成したイオンを真
空中へ導入するイオン導入細孔と、及びこの導入された
イオンを高周波電界により質量分析するための質量分析
部とを有する質量分析計において、質量分析部へイオン
を取り込むイオン取り込み口をイオン導入細孔の中心軸
からずらして配置することにより帯電液滴の質量分析部
への流入を防ぐ。より詳細には、イオンをイオン導入細
孔の中心軸から偏向させる静電レンズを設け、イオンと
帯電液滴の軌道を分離し、イオンだけを質量分析部へ導
入する。このイオンを偏向させる静電レンズの一例とし
て、円筒状の内側電極とその外部に配置された外側電極
により構成され、少なくとも内側電極に複数の開口部が
開口する静電レンズを設ける。
[Means for Solving the Problems] A mass spectrometer capable of performing stable analysis for a long time and having less noise by separating ions and charged droplets and selectively introducing only ions to the mass spectrometer. A means for separating a mixture of multi-component samples and impurities for each component, an ionization section for generating ions of sample molecules under atmospheric pressure, and an ion-introducing pore for introducing the generated ions into a vacuum. And a mass spectrometer having a mass spectrometer for mass spectrometric analysis of the introduced ions by means of a high-frequency electric field, wherein the ion inlet for taking ions into the mass spectrometer is displaced from the central axis of the ion introduction pore. This prevents the charged droplets from flowing into the mass spectrometer. More specifically, an electrostatic lens that deflects ions from the central axis of the ion introduction pore is provided to separate the trajectories of ions and charged droplets, and only ions are introduced into the mass spectrometer. As an example of the electrostatic lens that deflects the ions, an electrostatic lens that includes a cylindrical inner electrode and an outer electrode disposed outside the cylindrical inner electrode and has a plurality of openings in at least the inner electrode is provided.

【0007】イオン導入細孔の中心軸と質量分析部のイ
オン取り込み口とをずらして配置するので、電界の影響
を受けにくい巨大な帯電液滴は質量分析部へ流入しな
い。一方、イオンを偏向させる静電レンズを設けるた
め、イオンだけを質量分析部へと効率良く導入すること
ができる。従って、質量分析部での液滴による汚染やノ
イズが低減される。ノイズの低減により高感度の質量分
析計が可能となる。
[0007] Since the central axis of the ion introduction pore is displaced from the ion intake port of the mass spectrometer, huge charged droplets which are hardly affected by the electric field do not flow into the mass spectrometer. On the other hand, since an electrostatic lens for deflecting ions is provided, only ions can be efficiently introduced into the mass spectrometer. Therefore, contamination and noise due to liquid droplets in the mass spectrometry unit are reduced. The reduction of noise enables a highly sensitive mass spectrometer.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図1から図19
により説明する。図1は本発明の第一の実施例における
装置の構成を示す。液体クロマトグラフなどの溶液中の
混合物を分離する手段から送られて来る溶出液はイオン
源3へと導入される。イオン源3で生成された試料分子
に関するイオンは、イオン導入細孔15a、排気系7a
により排気された中間圧力部33、イオン導入細孔15
bを通して真空中へ導入される。大気やイオンが真空中
に導入される際に段熱膨張により冷却されることにより
イオンに水分子が付着する、いわゆるクラスタリングを
防止するため、イオン導入細孔15a、15bの開口す
る電極はヒーターにより100℃程度に加熱されてい
る。質量分析部6のイオン取り込み口19はイオン導入
細孔15a、15bの中心軸からずれた位置に配置され
る。真空中へ取り込まれたイオンは、単一あるいは複数
の電極で構成される引出し電極20で加速され静電レン
ズ21で収束された後、四重極型の質量分析部6へと導
入される。四重極型質量分析部は、外場の影響を避ける
ため、通常は金属円筒35内に収められており、この金
属円筒35内は排気系7bにより排気された高真空部3
4に配置されている。この時、静電レンズ21にイオン
の方向を偏向させる効果を持たせ、帯電液滴とは分離し
てイオンだけを質量分析部6へと導入する。図1の静電
レンズ21内で、実線はイオンの軌道、点線は帯電液滴
の軌道を表す。質量分析部6で高周波電界により質量分
離されたイオンはイオン検出器8で検出される。図1に
示した構成により、イオン導入細孔と質量分析部との間
でイオンと液滴とを分離するため、帯電液滴の質量分析
部への流入がさけられ、質量分析部の汚染やイオン検出
器で検出されるノイズを軽減できる。以下に、帯電液滴
とイオンとを分離する原理について説明する。イオンや
帯電液滴はイオン導入細孔から真空中へと取り込まれる
際に流れにより超音速まで加速される。イオンに比べ質
量が大きな帯電液滴は、この時に得る運動エネルギーの
ために電界による偏向を受けにくく、イオン導入細孔の
中心軸に沿った軌道となる。一方、軽いイオンは流入の
際の運動エネルギーが引出し電極の電界により与えられ
る加速エネルギーに比べて無視でき、電界により容易に
軌道を曲げられる。この、イオン導入細孔より導入され
る際の運動エネルギーの差異により、重い帯電液滴と軽
いイオンとの軌道を分離し、イオンだけを選択的に質量
分析部へと導入することが可能となる。また、図1から
図7、図10から図16に記載した実施例において、静
電レンズ21が電界によりイオンを静電レンズ内に引き
込む効果を有する場合には引出し電極20は特に設けな
くともよい。
1 to 19 show an embodiment of the present invention.
This will be described below. FIG. 1 shows the configuration of the apparatus according to the first embodiment of the present invention. The eluate sent from a means for separating a mixture in a solution such as a liquid chromatograph is introduced into the ion source 3. The ions related to the sample molecules generated by the ion source 3 are supplied to the ion introduction pore 15a and the exhaust system 7a.
Pressure part 33 and ion introduction pore 15 exhausted by
b into vacuum. In order to prevent so-called clustering, in which water molecules adhere to ions by cooling due to step thermal expansion when air or ions are introduced into a vacuum, the electrodes in which the ion introduction pores 15a and 15b are opened are heated by a heater. It is heated to about 100 ° C. The ion inlet 19 of the mass spectrometer 6 is arranged at a position deviated from the central axis of the ion introduction pores 15a and 15b. The ions taken into the vacuum are accelerated by an extraction electrode 20 composed of a single electrode or a plurality of electrodes, converged by an electrostatic lens 21, and then introduced into a quadrupole mass analyzer 6. The quadrupole mass spectrometer is usually housed in a metal cylinder 35 in order to avoid the influence of an external field, and the inside of the metal cylinder 35 is a high vacuum section 3 evacuated by the exhaust system 7b.
4. At this time, the electrostatic lens 21 is provided with an effect of deflecting the direction of ions, and only ions are introduced into the mass spectrometer 6 separately from the charged droplets. In the electrostatic lens 21 of FIG. 1, the solid line represents the trajectory of the ions, and the dotted line represents the trajectory of the charged droplet. The ions mass-separated by the high-frequency electric field in the mass analyzer 6 are detected by the ion detector 8. The configuration shown in FIG. 1 separates ions and droplets between the ion introduction pore and the mass spectrometer, so that the charged droplets are prevented from flowing into the mass spectrometer, and contamination and contamination of the mass spectrometer are prevented. Noise detected by the ion detector can be reduced. Hereinafter, the principle of separating charged droplets from ions will be described. The ions and charged droplets are accelerated to supersonic speed by the flow when they are taken into the vacuum from the ion introduction pore. Charged droplets having a larger mass than ions are less likely to be deflected by an electric field due to the kinetic energy obtained at this time, and have a trajectory along the central axis of the ion introduction pore. On the other hand, for light ions, the kinetic energy at the time of inflow is negligible compared to the acceleration energy given by the electric field of the extraction electrode, and the trajectory can be easily bent by the electric field. Due to this difference in kinetic energy when introduced from the ion introduction pore, it becomes possible to separate the trajectory between heavy charged droplets and light ions and selectively introduce only ions to the mass spectrometer. . In addition, in the embodiments described in FIGS. 1 to 7 and FIGS. 10 to 16, when the electrostatic lens 21 has an effect of drawing ions into the electrostatic lens by an electric field, the extraction electrode 20 may not be particularly provided. .

【0009】図1に示したイオンを偏向させる静電レン
ズを実現するには様々な構成が考えられるが、一例とし
て特開平2−78143号公報に記載されている同軸上
に多重に組み込んだ円筒電極によりなる静電レンズを用
いてイオンを偏向させる構成を図2示す。内側電極22
には複数の開口部23が設けられ、この開口部23を通
して外側電極24の電界が内側電極22の内部へと浸透
する。この浸透した電界により、イオンを収束させる電
位分布が形成される。この同軸円筒状の静電レンズの中
心軸とイオン導入細孔の中心軸とをずらして配置する
と、イオンは偏向を受け、図2に静電レンズ21内で、
実線で示した軌道を描く。静電レンズ21の終端のイオ
ン軌道上にイオン取り込み口19が開口する質量分析部
6を配置しておけば、帯電液滴はイオン取り込み口19
の開口する電極25の開口部以外の部分に当たるため質
量分析部6への進入が妨げられ、イオンだけがイオン取
り込み口19より質量分析部6へと取り込まれる。この
時、帯電液滴によるイオン取り込み口19の開口する電
極25の汚れを軽減するため、電極25はヒーターなど
により加熱しておくことが望ましい。
Various configurations are conceivable for realizing the electrostatic lens for deflecting the ions shown in FIG. 1. For example, a cylinder coaxially and multiplexed as described in JP-A-2-78143 is disclosed. FIG. 2 shows a configuration in which ions are deflected using an electrostatic lens composed of electrodes. Inner electrode 22
Are provided with a plurality of openings 23, through which the electric field of the outer electrode 24 penetrates into the inner electrode 22. This permeated electric field forms a potential distribution that converges the ions. When the central axis of the coaxial cylindrical electrostatic lens and the central axis of the ion introduction pore are shifted from each other, the ions are deflected, and in FIG.
Draw the trajectory indicated by the solid line. If the mass spectrometer 6 having the ion inlet 19 is disposed on the ion trajectory at the end of the electrostatic lens 21, the charged droplets can be discharged from the ion inlet 19.
Since this impinges on a portion other than the opening of the electrode 25 that is open, the entry into the mass spectrometer 6 is prevented, and only ions are taken into the mass spectrometer 6 through the ion inlet 19. At this time, it is desirable that the electrode 25 be heated by a heater or the like in order to reduce contamination of the electrode 25 where the ion intake port 19 is opened by the charged droplet.

【0010】図2に示した静電レンズの特長は、2つの
円筒電極から構成された単一の静電レンズにおいてイオ
ンの偏向と収束が同時に達成できることである。一般
に、静電レンズ部を作成する場合、静電レンズを構成す
る各電極の加工精度はもとより、各電極を所定の位置に
組み込む、組立て精度に細心の注意が払われる。各電極
の配置のわずかなずれが、イオンの軌道を大きく変化さ
せてしまうためである。
The feature of the electrostatic lens shown in FIG. 2 is that deflection and convergence of ions can be achieved simultaneously with a single electrostatic lens composed of two cylindrical electrodes. In general, when creating an electrostatic lens portion, close attention is paid not only to processing accuracy of each electrode constituting the electrostatic lens but also to assembling accuracy of assembling each electrode at a predetermined position. This is because a slight shift in the arrangement of each electrode greatly changes the ion trajectory.

【0011】従って、静電レンズを構成する電極の枚数
は、少ないほど望ましい。イオンを偏向させかつ収束さ
せるためには、静電レンズ部において複雑な電位分布を
形成しなければならない。従って電極の数も多くなりが
ちで、構造が複雑かつ組立て作業性も悪くなりがちであ
る。しかしながら、図2に示した様に、同軸上に2重に
組み込んだ円筒電極によりなる静電レンズを用い、イオ
ン導入細孔の中心軸と静電レンズの中心軸とを偏心して
配置する構成を用いると、静電レンズを構成する電極が
2個であるため、組立て作業性が良く、かつ構造の単純
な装置が可能となる。参考のため、図2に示した静電レ
ンズの寸法の一例を示す。内側電極22の内径を20ミ
リメートル、外側電極24の内径を30ミリメートル、
電極の軸方向の長さを15センチメートルとし、イオン
導入細孔15a、15bの中心軸とイオン取り込み口1
9の中心軸との偏心度を4ミリメートルとすると、S/
N比が約10倍上がり、従って質量分析計における感度
が一桁向上する。内側電極の内径は3ミリメートルから
10センチメートル程度が良く、また、電極の軸方向の
長さは内側電極内径以上の寸法を有していることが望ま
しい。
Therefore, it is desirable that the number of electrodes constituting the electrostatic lens be as small as possible. In order to deflect and converge ions, a complicated potential distribution must be formed in the electrostatic lens portion. Therefore, the number of electrodes tends to increase, and the structure tends to be complicated and the assembling workability tends to deteriorate. However, as shown in FIG. 2, a configuration is used in which an electrostatic lens composed of cylindrical electrodes coaxially and doubly assembled is used, and the central axis of the ion introduction pore and the central axis of the electrostatic lens are eccentrically arranged. When used, the electrostatic lens has two electrodes, so that an assembling workability is good and a device having a simple structure can be realized. An example of the dimensions of the electrostatic lens shown in FIG. 2 is shown for reference. The inner diameter of the inner electrode 22 is 20 mm, the inner diameter of the outer electrode 24 is 30 mm,
The axial length of the electrode is 15 cm, and the central axes of the ion introduction pores 15a and 15b and the ion inlet 1
Assuming that the degree of eccentricity with respect to the central axis of No. 9 is 4 mm, S /
The N ratio is increased by a factor of about 10 and thus the sensitivity in the mass spectrometer is improved by an order of magnitude. The inner diameter of the inner electrode is preferably about 3 mm to 10 cm, and the length of the electrode in the axial direction is preferably larger than the inner electrode inner diameter.

【0012】イオンを偏向させかつ収束させる静電レン
ズを簡便にかつ精度良く構成するには、図2に示した様
に同軸上に円筒状電極を組み込むことが望ましいが、外
側電極24は必ずしも単一の電極で構成されなくてもよ
く、図3に示したように円筒状の内側電極22の開口部
23の外側に対向して独立した板状の外側電極24を配
置してもよい。また、静電レンズ部の排気コンダクタン
スを高めることにより、円筒内の真空度を更に良くした
い場合には、図4に示したように外側電極24に排気用
の開口部23を設けてもよい。また、さらに排気の効率
を高めたい場合には、外側電極24を金属性のメッシュ
により構成してもよい。イオンのエネルギーに分散があ
り、このエネルギーの分散が収差となって静電レンズ部
の収束の効果が失われる場合には、図5に示すように、
複数の静電レンズ21a、21bを配置し、一段目の静
電レンズ21aの後部に内径のより細い静電レンズ21
bを設け、イオンの収束性を高めてもよい。
In order to easily and accurately construct an electrostatic lens for deflecting and converging ions, it is desirable to incorporate a cylindrical electrode coaxially as shown in FIG. It does not need to be constituted by one electrode, and as shown in FIG. 3, an independent plate-shaped outer electrode 24 may be arranged to face the outside of the opening 23 of the cylindrical inner electrode 22. When it is desired to further improve the degree of vacuum in the cylinder by increasing the exhaust conductance of the electrostatic lens unit, an opening 23 for exhaust may be provided in the outer electrode 24 as shown in FIG. When it is desired to further increase the exhaust efficiency, the outer electrode 24 may be formed of a metal mesh. In the case where the ion energy has dispersion and the dispersion of the energy becomes an aberration and the convergence effect of the electrostatic lens unit is lost, as shown in FIG.
A plurality of electrostatic lenses 21a and 21b are arranged, and an electrostatic lens 21 having a smaller inner diameter is provided at a rear portion of the first-stage electrostatic lens 21a.
b may be provided to enhance the convergence of ions.

【0013】図6は本発明の第2の実施例を示す図であ
る。イオン導入細孔15a、15bの中心軸と円筒型の
静電レンズ21の中心軸とを傾けて配置すると、イオン
は静電レンズ21の内の実線で示すように静電レンズ2
1の軸方向に偏向を受け、質量分析部6へと到達する
が、帯電液滴は、静電レンズ21の内の点線で示すよう
に静電レンズ21の内壁面に衝突するため、質量分析部
6への進入が妨げられる。また、図7に示すように、静
電レンズ21を構成する円筒状電極の中心軸に曲率を設
けてもよい。この場合、図6に示した構成と同様に、帯
電液滴は直進して電極に衝突し、イオンだけが質量分析
部6へと到達する。
FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. When the central axes of the ion introduction pores 15a and 15b and the central axis of the cylindrical electrostatic lens 21 are arranged at an angle, the ions are transferred to the electrostatic lens 2 as shown by a solid line in the electrostatic lens 21.
1 is deflected in the axial direction and reaches the mass spectrometer 6, but the charged droplet collides with the inner wall surface of the electrostatic lens 21 as shown by a dotted line in the electrostatic lens 21, so that mass spectrometry is performed. Access to the part 6 is prevented. Further, as shown in FIG. 7, a curvature may be provided on the central axis of the cylindrical electrode constituting the electrostatic lens 21. In this case, similarly to the configuration shown in FIG. 6, the charged droplet goes straight and collides with the electrode, and only the ions reach the mass analyzer 6.

【0014】レンズを構成する電極を簡単に作成するに
は、絶縁管の内壁面あるいは外壁面に導電性の薄膜のパ
ターンを形成し作成してもよい。また、絶縁管の内壁面
および外壁面の両面に導電性の薄膜のパターンを形成
し、それぞれを内側電極、外側電極としてもよい。ま
た、図7に示したような複雑な形状を有するレンズは、
導電性を持ちかつ変形の容易な導電性樹脂を用いて作成
してもよい。
In order to easily form the electrodes constituting the lens, a pattern of a conductive thin film may be formed on the inner wall surface or the outer wall surface of the insulating tube. Further, a pattern of a conductive thin film may be formed on both the inner wall surface and the outer wall surface of the insulating tube, and these may be used as an inner electrode and an outer electrode, respectively. Further, a lens having a complicated shape as shown in FIG.
It may be formed using a conductive resin having conductivity and easily deformable.

【0015】内側電極から円筒内に浸透する電界強度を
軸方向に変化させ、イオンを加速または減速させたり、
円筒内での収束の効果を変化させたい場合には、外側電
極に設けられた排気用の開口部を軸方向に変化させれば
よい。図8はイオンを軸方向に減速する構成を示す。外
側電極24に開口する開口部23の開口面積を軸方向に
徐々に小さくしていくと、内側電極22の円筒内に浸透
する電界強度が軸方向に変化し、イオンは減速される。
また、外側電極あるいは内側電極の両端に異なる電位を
印加し、外側電極あるいは内側電極部での電位降下を利
用して円筒内に浸透する電界強度を軸方向に変化させて
もよい。図9は外側電極24の両端に電源4a、4bに
より電圧を印加し、電極部における電位降下により内側
電極22の円筒内に浸透する電界の軸方向の強度勾配を
任意に変化させる構成を示す。このとき、両端に電源4
a、4bにより異なる電圧を印加される外側電極24
は、過度の発熱を防ぐため、金属ではなく抵抗を有する
材料であることが望ましい。
The intensity of the electric field penetrating into the cylinder from the inner electrode is changed in the axial direction to accelerate or decelerate ions,
When it is desired to change the effect of convergence in the cylinder, the exhaust opening provided in the outer electrode may be changed in the axial direction. FIG. 8 shows a configuration for decelerating ions in the axial direction. As the opening area of the opening 23 opening to the outer electrode 24 is gradually reduced in the axial direction, the electric field strength penetrating into the cylinder of the inner electrode 22 changes in the axial direction, and the ions are decelerated.
Alternatively, different electric potentials may be applied to both ends of the outer electrode or the inner electrode, and the electric field strength penetrating into the cylinder may be changed in the axial direction by utilizing a potential drop at the outer electrode or the inner electrode. FIG. 9 shows a configuration in which a voltage is applied to both ends of the outer electrode 24 by the power supplies 4a and 4b, and the intensity gradient in the axial direction of the electric field penetrating into the cylinder of the inner electrode 22 is arbitrarily changed by a potential drop in the electrode portion. At this time, power supply 4
outer electrode 24 to which different voltages are applied according to a and 4b
Is preferably a material having resistance instead of metal in order to prevent excessive heat generation.

【0016】以上に述べた構成において、静電レンズの
汚れを軽減するため、静電レンズ部はヒーターなどによ
り加熱しておくことが望ましい。従って、円筒状の内側
電極とその外側に配置された外側電極より構成され、少
なくとも内側電極に複数の開口部を有する静電レンズで
も、内側電極あるいは外側電極の少なくとも一方はヒー
ターなどにより加熱しておくことが望ましい。また、イ
オンを質量分析部へと取り込むイオン取り込み口の開口
する電極も加熱されていることが望ましい。
In the configuration described above, it is desirable that the electrostatic lens portion is heated by a heater or the like in order to reduce contamination of the electrostatic lens. Therefore, even in an electrostatic lens having a cylindrical inner electrode and an outer electrode arranged outside the cylindrical electrode, and having at least a plurality of openings in the inner electrode, at least one of the inner electrode and the outer electrode is heated by a heater or the like. It is desirable to keep. In addition, it is desirable that the electrode that opens the ion intake port that captures ions into the mass spectrometer is also heated.

【0017】図10は本発明を、試料溶液を減圧下へ加
熱噴霧する、いわゆるサーモスプレー法に応用した例を
示す。液体クロマトグラフからの溶出液は、先端が数百
パスカルに排気された減圧下に配置されかつ200℃程
度に加熱された噴霧細管11に導入され加熱噴霧され
る。噴霧により統計的に帯電した試料分子に関するイオ
ンは噴霧方向とは垂直方向に配置されたイオン導入細孔
15より高真空に排気された質量分析部6へと導入され
る。イオン導入細孔より導入されたイオンは静電レンズ
により偏向を受け、四重極型質量分析部に取り込まれて
質量分析される。
FIG. 10 shows an example in which the present invention is applied to a so-called thermospray method in which a sample solution is heated and sprayed under reduced pressure. The eluate from the liquid chromatograph is introduced under reduced pressure, the tip of which is evacuated to several hundred pascals, and introduced into a spray capillary 11 heated to about 200 ° C. to be heated and sprayed. The ions related to the sample molecules that are statistically charged by the spraying are introduced into the mass spectrometer 6 evacuated to a high vacuum from the ion introduction pores 15 arranged in a direction perpendicular to the spraying direction. The ions introduced from the ion introduction pore are deflected by the electrostatic lens, taken into the quadrupole mass spectrometer, and subjected to mass analysis.

【0018】この時、イオンと共にイオン導入細孔15
より導入される液滴は、イオン取り込み口19の開口す
る電極25に衝突するため、質量分析部6への流入が避
けられる。
At this time, together with the ions, the ion introduction pores 15 are formed.
The introduced liquid droplet collides with the electrode 25 having the opening of the ion intake port 19, so that the liquid is prevented from flowing into the mass spectrometric unit 6.

【0019】図11は、本発明を、質量分析部を多段設
けた質量分析計へと応用した例を示す。イオン導入細孔
15a、15bより真空中に導入されたイオンは、静電
レンズ21により帯電液滴と分離された後に第一段目の
質量分析部6aへと導入されて質量分離され、分析対象
とするイオンだけが衝突室26へと送りこまれる。衝突
室26ではイオンと中性ガスが衝突し、元のイオンが解
裂して生成される、いわゆるフラグメントイオンが得ら
れる。このフラグメントイオンはさらに次の質量分析部
6bへと導入され質量分析される。この様な複数の質量
分析部を有する質量分析計においても、イオン導入細孔
と第一段目の質量分析部との間にイオンを偏向させる静
電レンズを設ける構成は有効である。
FIG. 11 shows an example in which the present invention is applied to a mass spectrometer provided with multiple stages of mass spectrometers. The ions introduced into the vacuum from the ion introduction pores 15a and 15b are separated from the charged droplets by the electrostatic lens 21 and then introduced into the first stage mass spectrometer 6a where they are mass-separated and analyzed. Is sent to the collision chamber 26. In the collision chamber 26, ions and neutral gas collide, and so-called fragment ions, which are generated by fragmentation of the original ions, are obtained. This fragment ion is further introduced into the next mass spectrometer 6b and mass analyzed. Even in such a mass spectrometer having a plurality of mass spectrometers, it is effective to provide an electrostatic lens for deflecting ions between the ion introducing pore and the first mass spectrometer.

【0020】混合物を分離する手段は、液体クロマトグ
ラフィーに限らず、キャピラリー電気泳動法や超臨界流
体クロマトグラフィーなどを用いてもよい。図12は分
離手段としてキャピラリー電気泳動装置を用いた構成を
示す。キャピラリー27の一端から試料を導入し、キャ
ピラリー27の両末端の間に電気泳動用電源28により
高電圧を印加し、キャピラリー27中を電気泳動させ
る。キャピラリー27の終端に到達した試料はイオン源
3へと導入されイオン化される。イオンはイオン導入細
孔15a、15bを通して真空中へ導入され、静電レン
ズ21による偏向を受けた後(静電レンズ21内に示す
実線)、質量分析部6により質量分離される。このと
き、緩衝溶液等に由来する帯電液滴は静電レンズ21の
電界による偏向を受けず(静電レンズ21内に示す点
線)、質量分析部6へは到達しない。キャピラリー電気
泳動法には、キャピラリー中に自由溶媒を用いるキャピ
ラリーゾーン電気泳動法、キャピラリー中にゲルを充填
するキャピラリーゲル電気泳動法、ミセルへの試料の分
配の差を利用するミセル動電クロマトグラフィー、易動
度の異なるイオンを含む溶媒の界面に試料を導入し、試
料の易動度の順に配列させる等速−等電点電気泳動法等
の、様々なモードが提案されているが、本発明はキャピ
ラリー電気泳動法のモードによらずに有効であることは
言うまでもない。
The means for separating the mixture is not limited to liquid chromatography, but may be capillary electrophoresis or supercritical fluid chromatography. FIG. 12 shows a configuration using a capillary electrophoresis apparatus as the separation means. A sample is introduced from one end of the capillary 27, a high voltage is applied between both ends of the capillary 27 by an electrophoresis power supply 28, and the capillary 27 is electrophoresed. The sample that has reached the end of the capillary 27 is introduced into the ion source 3 and ionized. The ions are introduced into the vacuum through the ion introduction holes 15a and 15b, are deflected by the electrostatic lens 21 (solid line shown in the electrostatic lens 21), and are mass-separated by the mass analyzer 6. At this time, the charged droplets originating from the buffer solution or the like are not deflected by the electric field of the electrostatic lens 21 (dotted line shown inside the electrostatic lens 21) and do not reach the mass spectrometry unit 6. Capillary electrophoresis includes capillary zone electrophoresis using a free solvent in the capillary, capillary gel electrophoresis in which a gel is filled in the capillary, micellar electrokinetic chromatography utilizing the difference in sample distribution into micelles, Various modes such as isokinetic-isoelectric focusing, in which a sample is introduced into the interface of a solvent containing ions having different mobilities and arranged in the order of the mobilities of the sample, have been proposed. Is effective regardless of the mode of the capillary electrophoresis.

【0021】溶液中の混合物を分析する質量分析計とは
異なるが、本発明は誘導結合型プラズマイオン源、ある
いはマイクロ波プラズマイオン源を有する質量分析計に
も有効である。図13に構成を示す。発振部29から得
られるマイクロ波などの高周波電磁波は電送路30によ
りイオン源3に送られる。イオン源3内には共振器が設
けられ、共振器内で放電が起き、プラズマ状態が生成さ
れる。試料はプラズマ中に導入され、イオン化された
後、イオン導入細孔15a、15bを通して真空中に導
入される。この時、放電により得られる紫外線等の光子
がイオン検出部まで到達するとノイズとして検出される
が、静電レンズ21によりイオンだけが偏向し(静電レ
ンズ21内に示す実線)質量分析部6まで到達でき、光
子は直進して(静電レンズ21内に示す点線)イオン取
り込み口19の開口する電極25に衝突して消滅する。
従って、本発明により誘導結合型プラズマイオン源、あ
るいはマイクロ波プラズマイオン源を有する質量分析計
の感度を向上させることができる。
Although different from a mass spectrometer for analyzing a mixture in a solution, the present invention is also effective for a mass spectrometer having an inductively coupled plasma ion source or a microwave plasma ion source. FIG. 13 shows the configuration. High-frequency electromagnetic waves such as microwaves obtained from the oscillating unit 29 are sent to the ion source 3 through the electric transmission path 30. A resonator is provided in the ion source 3, discharge occurs in the resonator, and a plasma state is generated. After the sample is introduced into the plasma and ionized, it is introduced into the vacuum through the ion introduction holes 15a and 15b. At this time, when photons such as ultraviolet rays obtained by the discharge reach the ion detecting section, they are detected as noise. However, only the ions are deflected by the electrostatic lens 21 (solid line shown in the electrostatic lens 21). The photons can be reached and go straight (dotted line shown in the electrostatic lens 21), collide with the electrode 25 with the opening of the ion intake port 19, and disappear.
Therefore, according to the present invention, the sensitivity of a mass spectrometer having an inductively coupled plasma ion source or a microwave plasma ion source can be improved.

【0022】本発明は、四重極型以外の他の質量分析部
を用いた質量分析計でも同様に有効である。図14は本
発明をイオントラップ型質量分析部を有する質量分析計
に用いた構成を示す。イオントラップ型は高周波電界に
よりイオンを狭い空間に閉じ込めて分析を行なう方法で
ある。イオントラップ部は、図14に示したように、エ
ンドキャップと呼ばれる2枚の電極31a、31bとエ
ンドキャップの周囲を囲むように配置されたリング電極
32の、3枚の電極により構成される。イオン導入細孔
から真空中に取り込まれたイオンは静電レンズ21によ
り偏向を受け、イオン取り込み口19の開口するエンド
キャップ31aよりイオントラップ内へ導かれる。イオ
ントラップ内では、イオンはエンドキャップ31a、3
1b、及びリング電極32より与えられる直流、交流電
界によりイオントラップ内での軌道が制御され、特定の
質量を持つイオンだけが閉じ込められる。閉じ込められ
たイオンは両端のエンドキャップ31a、31bにパル
ス状に与えられる電位によってエンドキャップ31bよ
り排出され、イオン検出器8により検出される。このイ
オントラップ型の質量分析部ではトラップ内の真空度を
高く保つ必要がある。トラップ内の真空度が悪くなると
イオンと中性ガスとの衝突が起き、イオンの軌道が変化
してイオンの閉じ込めが悪くなるためである。帯電液滴
がトラップ内に入ると電極に当たって気化し、中性ガス
を発生させ、トラップ内の真空度を悪化させる。従っ
て、イオンだけを偏向しイオントラップ部に導入する構
成が有効である。図15は、イオントラップ型質量分析
計において、イオン取り込み口19をリング電極32に
設けた構成を示しているが、本発明はイオン取り込み口
の位置によらずに有効であることは言うまでもない。ま
た、イオントラップ型質量分析部においても、帯電液滴
による汚れを軽減するため、イオン取り込み口19の開
口するエンドキャップあるいはリング電極はヒーターな
どにより加熱されていることが望ましい。
The present invention is similarly effective in a mass spectrometer using a mass spectrometer other than the quadrupole type. FIG. 14 shows a configuration in which the present invention is used in a mass spectrometer having an ion trap type mass spectrometer. The ion trap type is a method in which ions are confined in a narrow space by a high-frequency electric field to perform analysis. As shown in FIG. 14, the ion trap portion is constituted by three electrodes, that is, two electrodes 31a and 31b called an end cap and a ring electrode 32 arranged so as to surround the periphery of the end cap. The ions taken into the vacuum from the ion introduction pores are deflected by the electrostatic lens 21 and guided into the ion trap through the end cap 31a where the ion intake port 19 opens. In the ion trap, ions are supplied to the end caps 31a, 3a.
The trajectory in the ion trap is controlled by the DC and AC electric fields given from the ring 1b and the ring electrode 32, and only ions having a specific mass are confined. The trapped ions are discharged from the end cap 31b by the potential applied to the end caps 31a and 31b at both ends in a pulse form, and are detected by the ion detector 8. In this ion trap type mass spectrometer, the degree of vacuum in the trap must be kept high. If the degree of vacuum in the trap is deteriorated, collision between the ions and the neutral gas occurs, and the trajectory of the ions is changed, so that the confinement of the ions is deteriorated. When charged droplets enter the trap, they impinge on the electrodes and vaporize, generating a neutral gas and deteriorating the degree of vacuum in the trap. Therefore, a configuration in which only ions are deflected and introduced into the ion trap section is effective. FIG. 15 shows a configuration in which the ion intake port 19 is provided in the ring electrode 32 in the ion trap type mass spectrometer. However, it goes without saying that the present invention is effective regardless of the position of the ion intake port. Also in the ion trap type mass spectrometer, it is desirable that the end cap or the ring electrode where the ion intake port 19 is opened be heated by a heater or the like in order to reduce contamination by the charged droplets.

【0023】図16は本発明を、質量分析部としてフー
リエ変換イオンサイクロトロン共鳴型を有する質量分析
計に用いた構成を示す。フーリエ変換イオンサイクロト
ロン共鳴型は高真空強磁場下でイオンをサイクロトロン
運動させ、その回転周波数を真空容器外に設けた電極2
5’により検出し、その周波数スペクトルをフーリエ変
換することによりイオンの質量を決定する方法である。
この方法は極めて高い分解能を有する反面、質量分析部
では10-6パスカルから10-7パスカルという、高い真
空度を必要とする。このため、イオンを大気中から導入
する場合には、多数のイオン導入細孔15a、15b、
15c、15dを設け、かつイオン導入細孔15aと1
5bとの間の部分、イオン導入細孔15bと15cとの
間の部分、イオン導入細孔15cと15dとの間の部分
をそれぞれを排気するための排気系として排気速度の速
い大型の真空ポンプを用いなければならなかった。図1
6に記載した、イオンだけを偏向させ液滴と分離して次
のイオン導入細孔へと導く方法は、帯電液滴の流入によ
る質量分析部の真空度の悪化を防止できるため有効であ
る。
FIG. 16 shows a configuration in which the present invention is applied to a mass spectrometer having a Fourier transform ion cyclotron resonance type as a mass spectrometer. In the Fourier transform ion cyclotron resonance type, the ions are cyclotron-moved under a high vacuum strong magnetic field, and the rotation frequency is set to an electrode 2 provided outside the vacuum vessel.
In this method, the mass of an ion is determined by performing a Fourier transform on the frequency spectrum detected by 5 ′.
Although this method has an extremely high resolution, the mass spectrometry unit requires a high degree of vacuum of 10 −6 Pascal to 10 −7 Pascal. Therefore, when ions are introduced from the atmosphere, a large number of ion introduction pores 15a, 15b,
15c and 15d, and the ion introduction pores 15a and 15d
5b, a portion between the ion-introducing pores 15b and 15c, and a portion between the ion-introducing pores 15c and 15d. Had to be used. FIG.
The method described in No. 6, which deflects only ions and separates them from liquid droplets and guides them to the next ion introduction pore, is effective because it can prevent deterioration of the vacuum degree of the mass spectrometric unit due to inflow of charged liquid droplets.

【0024】また、上述のフーリエ変換イオンサイクロ
トロン型質量分析計に限らず、超高真空部へイオン、電
子等の荷電粒子を効率良く輸送するには、図17に示し
たように、内側電極に開口部を有する円筒型の静電レン
ズを複数の異なる減圧部36a、36b、36c、36
dにまたがり配置する構成が有効である。
In addition to the above-described Fourier transform ion cyclotron type mass spectrometer, in order to efficiently transport charged particles such as ions and electrons to an ultrahigh vacuum section, as shown in FIG. A cylindrical electrostatic lens having an opening is divided into a plurality of different decompression units 36a, 36b, 36c, 36
The configuration of arranging over d is effective.

【0025】本発明における、イオン導入細孔の中心軸
の定義を念のため記載しておく。イオン導入細孔15は
図18のようにテーパー形状を有していることが好まし
いが、この様な形状は加工が困難であるため、通常は図
19に示したように先端部の平面上に所定の形状、例え
ば円形、方形の穴が開けられる。本願発明では、イオン
導入細孔の中心軸とは上記の穴の中心を通り、先端平面
の法線方向の軸を表すものである。
The definition of the central axis of the ion introduction pore in the present invention will be described just in case. It is preferable that the ion introduction pore 15 has a tapered shape as shown in FIG. 18, but such a shape is difficult to process, and therefore, usually, as shown in FIG. A hole of a predetermined shape, for example, a circular or square shape is formed. In the present invention, the central axis of the ion-introducing pore represents an axis passing through the center of the hole and extending in a direction normal to the plane of the tip.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、質量分析部を汚染し、
かつノイズの源となる帯電液滴が質量分析部に流入する
ことを防ぎ、イオンだけを効率良く分析できる。従っ
て、質量分析計の長時間にわたる安定した動作が可能と
なるので、ノイズが少なく高感度な質量分析計が実現で
きる。すなわち、S/N比が約10倍上がり、質量分析
計における感度が一桁向上する。
According to the present invention, the mass spectrometer is contaminated,
In addition, it is possible to prevent the charged droplets, which are sources of noise, from flowing into the mass spectrometer, and to efficiently analyze only ions. Therefore, the mass spectrometer can operate stably for a long time, and a high-sensitivity mass spectrometer with little noise can be realized. That is, the S / N ratio is increased about 10 times, and the sensitivity in the mass spectrometer is improved by one digit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第一の実施例であるイオンを偏向させ
る静電レンズを用いた構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration using an electrostatic lens that deflects ions according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第一の実施例を実現する静電レンズの
一例を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing an example of an electrostatic lens for realizing the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第一の実施例を実現する静電レンズの
一例を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing an example of an electrostatic lens for realizing the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第一の実施例を実現する静電レンズの
一例を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing an example of an electrostatic lens for realizing the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第一の実施例を実現する静電レンズの
一例を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing an example of an electrostatic lens for realizing the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第二の実施例を実現する静電レンズの
一例を示す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing an example of an electrostatic lens for realizing a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第二の実施例を実現する静電レンズの
一例を示す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing an example of an electrostatic lens for realizing a second embodiment of the present invention.

【図8】軸方向にイオンを加速または減速する静電レン
ズの一例を示す図。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an electrostatic lens that accelerates or decelerates ions in an axial direction.

【図9】軸方向にイオンを加速または減速する静電レン
ズの一例を示す図。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an electrostatic lens that accelerates or decelerates ions in an axial direction.

【図10】本発明をサーモスプレー型質量分析計に用い
た構成を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration in which the present invention is applied to a thermospray mass spectrometer.

【図11】本発明を質量分析部を多数結合した質量分析
計に用いた構成を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration in which the present invention is applied to a mass spectrometer in which a number of mass spectrometers are connected.

【図12】本発明をキャピラリー電気泳動・質量分析計
に用いた構成を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration in which the present invention is used for a capillary electrophoresis / mass spectrometer.

【図13】本発明をプラズマを発生させこのプラズマ中
でイオンを生成する質量分析計に用いた構成を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration in which the present invention is used for a mass spectrometer that generates plasma and generates ions in the plasma.

【図14】本発明をイオントラップ型質量分析部を有す
る質量分析計に用いた構成を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration in which the present invention is applied to a mass spectrometer having an ion trap type mass spectrometer.

【図15】本発明をイオントラップ型質量分析部を有す
る質量分析計に用いた構成を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration in which the present invention is used in a mass spectrometer having an ion trap type mass spectrometer.

【図16】本発明をフーリエ変換イオンサイクロトロン
共鳴型質量分析部を有する質量分析計に用いた構成を示
す図。
FIG. 16 is a diagram showing a configuration in which the present invention is used in a mass spectrometer having a Fourier transform ion cyclotron resonance type mass spectrometer.

【図17】本発明をフーリエ変換イオンサイクロトロン
共鳴型質量分析部を有する質量分析計に用いた構成を示
す図。
FIG. 17 is a diagram showing a configuration in which the present invention is applied to a mass spectrometer having a Fourier transform ion cyclotron resonance type mass spectrometer.

【図18】イオン導入細孔の拡大図。FIG. 18 is an enlarged view of an ion introduction pore.

【図19】イオン導入細孔の拡大図。FIG. 19 is an enlarged view of an ion introduction pore.

【図20】従来の液体クロマトグラフ・質量分析計の構
成を示す図。
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a conventional liquid chromatograph / mass spectrometer.

【図21】従来の静電噴霧法を用いた液体クロマトグラ
フ・質量分析計の構成を示す断面図。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional liquid chromatograph / mass spectrometer using the electrostatic spray method.

【図22】従来の液体クロマトグラフ・質量分析計に用
いられるイオン検出部の構成を示す図。
FIG. 22 is a diagram showing a configuration of an ion detector used in a conventional liquid chromatograph / mass spectrometer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…液体クロマトグラフ、2…配管、3…イオン源、
4、4a、4b…電源、5a、5b…信号ライン、6…
質量分析部、7、7a、7b…排気系、8…イオン検出
器、9…データ処理装置、10…コネクタ、11…噴霧
細管、12…対向電極、13…噴霧用ガス噴出口、14
…気化用ガス噴出口、15、15a、15b、15c、
15d…イオン導入細孔、16…イオン偏向電極、17
…二次電子放出電極、18…電子検出器、19…イオン
取り込み口、20…引き出し電極、21、21a、21
b…静電レンズ、22…内側電極、23…開口部、24
…外側電極、25、25’…電極、26…衝突室、27
…キャピラリー、28…電気泳動用電源、29…発振
部、30…電送路、31…エンドキャップ、32…リン
グ電極、33…中間圧力部、34…高真空部、35…金
属円筒、36a、36b、36c、36d…減圧部。
1. Liquid chromatograph, 2. Piping, 3. Ion source,
4, 4a, 4b ... power supply, 5a, 5b ... signal line, 6 ...
Mass analyzer 7, 7, 7a, 7b: Exhaust system, 8: Ion detector, 9: Data processor, 10: Connector, 11: Spray capillary, 12: Counter electrode, 13: Spray gas outlet, 14
... Vaporization gas outlets, 15, 15a, 15b, 15c,
15d: ion introduction pore, 16: ion deflection electrode, 17
... Secondary electron emission electrode, 18 ... Electron detector, 19 ... Ion intake port, 20 ... Extraction electrode, 21, 21a, 21
b: electrostatic lens, 22: inner electrode, 23: opening, 24
... Outside electrode, 25, 25 '... Electrode, 26 ... Collision chamber, 27
... Capillary, 28 ... Electrophoresis power supply, 29 ... Oscillator, 30 ... Electric transmission path, 31 ... End cap, 32 ... Ring electrode, 33 ... Intermediate pressure part, 34 ... High vacuum part, 35 ... Metal cylinder, 36a, 36b , 36c, 36d...

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平林 集 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 小瀬 洋一 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所エネルギー研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hirabayashi 1-280 Higashi Koikebo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yoichi Kose 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Energy Laboratory

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料をイオン化するイオン化部と、該イオ
ン化部で生成された該試料に関するイオンを分析する質
量分析部と、該イオン化部と該質量分析部との間に配置
され、該イオン化部で生成された該イオンを該質量分析
部に導入するための第一及び第二の開口部と、該第一の
開口部と該第二の開口部との間に配置され、該イオンを
偏向し収束させるための静電レンズとを有し、かつ該第
一の開口部の中心軸と該第二の開口部の中心軸とを異な
らしめて構成したことを特徴とする質量分析計。
1. An ionization section for ionizing a sample, a mass analysis section for analyzing ions of the sample generated by the ionization section, and an ionization section disposed between the ionization section and the mass analysis section. First and second openings for introducing the ions generated in the mass spectrometric unit into the mass analyzer, and disposed between the first opening and the second opening to deflect the ions. A mass spectrometer comprising: an electrostatic lens for focusing the light; and a central axis of the first opening different from a central axis of the second opening.
【請求項2】前記第一の開口部の中心軸と、前記第二の
開口部の中心軸とが、平行になるごとく構成したことを
特徴とする請求項1記載の質量分析計。
2. The mass spectrometer according to claim 1, wherein a central axis of said first opening and a central axis of said second opening are configured to be parallel.
【請求項3】前記第一の開口部の中心軸と、前記第二の
開口部の中心軸とが、交差してなることを特徴とする請
求項1記載の質量分析計。
3. The mass spectrometer according to claim 1, wherein a central axis of said first opening and a central axis of said second opening intersect.
【請求項4】前記静電レンズが、円筒状電極で構成され
てなることを特徴とする請求項1記載の質量分析計。
4. The mass spectrometer according to claim 1, wherein said electrostatic lens comprises a cylindrical electrode.
【請求項5】試料を大気圧下でイオン化するイオン化部
と、真空部との間に配置され、該イオン化部で生成され
たイオンを該真空部に導入するための第一及び第二の開
口と、該第一の開口と該第二の開口との間に配置され、
偏向収束のための静電場を発生する領域とを有し、かつ
該第一の開口の中心軸と第二の開口の中心軸とを異なら
しめて構成したことを特徴とする質量分析計。
5. A first and a second opening disposed between an ionization section for ionizing a sample under atmospheric pressure and a vacuum section, for introducing ions generated in the ionization section into the vacuum section. And, disposed between the first opening and the second opening,
A mass spectrometer having a region for generating an electrostatic field for deflection convergence, wherein the central axis of the first opening and the central axis of the second opening are different.
【請求項6】試料を大気圧下でイオン化するイオン化部
と、真空部との間に配置され、該イオン化部で生成され
たイオンを該真空部に導入するための第一及び第二の開
口と、該第一の開口と該第二の開口との間に設けられ、
その中心軸が該第二の開口の中心軸とは異なるように配
置された円筒状電極とを具備してなることを特徴とする
質量分析計。
6. A first and a second opening disposed between an ionization section for ionizing a sample under atmospheric pressure and a vacuum section, for introducing ions generated in the ionization section into the vacuum section. And, provided between the first opening and the second opening,
A mass spectrometer comprising: a cylindrical electrode arranged so that its central axis is different from the central axis of the second opening.
【請求項7】分析すべき試料をイオン化するイオン化部
と、該イオン化部の次段に配置された円筒状電極と、該
円筒状電極の次段に配置され、該イオンを引き出す開口
とを有し、かつ該イオン化部からの該イオンが、該円筒
状電極の中心軸より離れた位置から該円筒状電極に入射
してなることを特徴とする質量分析計。
7. An ionization section for ionizing a sample to be analyzed, a cylindrical electrode disposed next to the ionization section, and an opening disposed next to the cylindrical electrode to extract the ions. A mass spectrometer characterized in that the ions from the ionization section are incident on the cylindrical electrode from a position distant from the central axis of the cylindrical electrode.
【請求項8】開口部を有する内側電極と、該内側電極の
外側に配置された外側電極とを有し、かつ該外側電極に
開口部を設けてなることを特徴する静電レンズ。
8. An electrostatic lens comprising: an inner electrode having an opening; an outer electrode disposed outside the inner electrode; and an opening provided in the outer electrode.
【請求項9】前記外側電極の前記開口部の開口面積が、
それぞれ異ならしめて構成してなることを特徴とする請
求項8記載の静電レンズ。
9. An opening area of said opening of said outer electrode is:
9. The electrostatic lens according to claim 8, wherein the electrostatic lenses are configured differently.
【請求項10】開口部を有する内側電極と、該内側電極
の外側に配置された外側電極とを有し、かつ該外側電極
の両端に異なる電圧が印加されてなることをことを特徴
とする静電レンズ。
10. An internal electrode having an opening, and an external electrode disposed outside the internal electrode, wherein different voltages are applied to both ends of the external electrode. Electrostatic lens.
【請求項11】開口部を有する内側電極と、該内側電極
の外側に配置された外側電極とを有し、かつ該内側電極
と該外側電極とが圧力隔壁を貫通して配置されてなるこ
とを特徴とする静電レンズ。
11. An inner electrode having an opening and an outer electrode disposed outside the inner electrode, wherein the inner electrode and the outer electrode are disposed so as to penetrate a pressure partition. An electrostatic lens characterized by the following.
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