JP2000123784A - Quadrupole mass spectrometer - Google Patents

Quadrupole mass spectrometer

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JP2000123784A
JP2000123784A JP10293199A JP29319998A JP2000123784A JP 2000123784 A JP2000123784 A JP 2000123784A JP 10293199 A JP10293199 A JP 10293199A JP 29319998 A JP29319998 A JP 29319998A JP 2000123784 A JP2000123784 A JP 2000123784A
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JP
Japan
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quadrupole
vacuum chamber
mass spectrometer
quadrupole mass
electrodes
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JP10293199A
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Japanese (ja)
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Yukiko Hirabayashi
由紀子 平林
Tsudoi Hirabayashi
集 平林
Izumi Wake
泉 和氣
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small, simple mass spectrometer that has high resolution and is used to analyze a solution sample and used as an isotopic ratio monitor. SOLUTION: This mass spectrometer is provided with multiple quadrupole electrodes 6a to f and detectors 7-a to f of the same number as the quadrupole electrodes 6a to f which are arranged corresponding to the electrodes in a one-to-one form in a vacuum chamber 1, and one or more ion sources 4-1 to 5 which are arranged on the wall of the vacuum chamber 1 and introduce a liquid or gas sample into the vacuum chamber 1 from the atmosphere to ionize it. The respective quadrupole electrodes 6-a to f are arranged generally in parallel with one another and are so set as to pass specific ions, and the respective detectors 7-a to f detect the passed ions.

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、四重極質量分析装
置に係り、特に、簡便でモニターとして使用可能な小型
四重極質量分析装置に関するものである。
The present invention relates to a quadrupole mass spectrometer, and more particularly to a small quadrupole mass spectrometer which can be easily used as a monitor.

【0002】[0002]

【従来の技術】四重極質量分析装置は、真空室内に並行
に配置された該四重極電極の二対の対向ロッド間(これ
を四重極電極という)に、各々、+(U+Vcosω
t)と−(U+Vcosωt)とを印加し(ここでは、
Uは直流電圧成分であり、Vcosωtは高周波交流電
圧である)、U、Vまたはωを変化させることにより、
四重極電極を安定に通過できる質量/電荷数を変化さ
せ、質量スペクトルを測定するものである。
2. Description of the Related Art A quadrupole mass spectrometer includes + (U + Vcosω) between two pairs of opposing rods of a quadrupole electrode arranged in parallel in a vacuum chamber (this is called a quadrupole electrode).
t) and-(U + Vcosωt) (here,
U is a DC voltage component, and Vcosωt is a high-frequency AC voltage), by changing U, V or ω,
The mass spectrum is measured by changing the number of masses / charges that can stably pass through the quadrupole electrode.

【0003】通常、詳細な同定または定量分析に利用さ
れる高感度の質量分析装置では、真空室内に一組の四重
極電極が配置されているか、または複数組の四重極電極
が直列に配置されているため、イオンを特定の位置に収
束させて該四重極電極へ導入しなければならず、そのた
め、該四重極電極の前面に複雑なイオン光学系を配置す
る必要があつた。
In general, in a high-sensitivity mass spectrometer used for detailed identification or quantitative analysis, one set of quadrupole electrodes is arranged in a vacuum chamber, or a plurality of sets of quadrupole electrodes are connected in series. Due to the arrangement, ions must be converged to a specific position and introduced into the quadrupole electrode. Therefore, it is necessary to arrange a complicated ion optical system in front of the quadrupole electrode. .

【0004】そのため、真空室の内部を高真空に保たね
ばならないので、該質量分析装置が大型化し、取り扱い
も複雑であった。また、特定物質の同位体イオンを質量
分析し、同位体比を求める場合は、実用的な高分解能が
要求されるため、該高分解能を備えているが、非常に大
型である磁場型質量分析装置が用いられていた。
[0004] Therefore, since the inside of the vacuum chamber must be kept at a high vacuum, the mass spectrometer becomes large and the handling is complicated. In addition, when mass spectrometry of isotope ions of a specific substance and determination of the isotope ratio require a practical high resolution, the magnetic field type mass spectrometer having the high resolution is very large. The device was used.

【0005】また、四重極電極を小型化して複数個並べ
た四重極質量分析計アレイと四重極質量分析計アレイを
用いたガスセンサがUS Patent 5,596,
193および5,401,962に記載されている。さ
らに、溶液中の試料分子を気体状のイオンに変換する従
来技術として、イオンスプレー法(Analytica
l Chemistry、第59巻(1987年)第2
642項から第2646項)、エレクトロスプレー法
(Jounalof Phycal Chemistr
y、第88巻(1984年)第4451頁から第445
9頁)、大気圧化学イオン化法(Analytical
Chemistry、第54巻(1982年)第14
3頁から第146頁)等が知られている。
[0005] Further, a quadrupole mass spectrometer array in which a plurality of quadrupole electrodes are miniaturized and arranged and a gas sensor using the quadrupole mass spectrometer array are disclosed in US Pat.
193 and 5,401,962. Further, as a conventional technique for converting sample molecules in a solution into gaseous ions, an ion spray method (Analytica) is used.
l Chemistry, Vol. 59 (1987) No. 2
642 to 2646), electrospray method (Jonalof Physical Chemistr)
y, Vol. 88 (1984), pp. 4451-445.
9), atmospheric pressure chemical ionization (Analytical)
Chemistry, Vol. 54 (1982), No. 14
3 to 146).

【0006】最近、上記の方法とは別のイオン化法とし
て、音速のガスにより試料溶液を噴霧するだけで効率よ
くイオンが生成するソニックスプレー法が報告されてい
る。例えば、Analytical Chemistr
y, vol.66, pp4457−4559(19
94)、またはAnalytical Chemist
ry, vol.67, pp2878−2882(1
995)もしくは特開平7ー306193号公報、特開
平8―62200号公報に記載されている。該方法で
は、音速のガスの流れにより微細な帯電液滴が生成さ
れ、さらに溶媒分子が剥離されてイオンが生成する考え
られている。
[0006] Recently, as another ionization method different from the above-mentioned method, a sonic spray method in which ions are efficiently generated only by spraying a sample solution with a sonic gas has been reported. For example, Analytical Chemistr
y, vol. 66, pp 4457-4559 (19
94) or Analytical Chemist
ry, vol. 67, pp2878-2882 (1
995) or JP-A-7-306193 and JP-A-8-62200. In this method, it is considered that fine charged droplets are generated by the flow of the gas at the speed of sound, and the solvent molecules are separated to generate ions.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
質量分析装置は高感度であるが、大型で取り扱いも複雑
であり、簡便なモニターとして使用できなかった。ま
た、内部に複雑なイオン光学系が配置されているため、
真空室内部のクリーニングに手間がかかるという問題点
があった。同位体分析を行う場合は、さらにより大型で
複雑な磁場型高分解能質量分析装置が必要であるという
問題点があった。また、従来の小型質量分析計アレイ
は、溶液試料をガス状イオンに変換するイオン源が付設
されいないので、ガスのみの分析に使用され、溶液試料
の分析ができないという問題点があった。
As described above, the conventional mass spectrometer has high sensitivity, but is large and complicated to handle, and cannot be used as a simple monitor. Also, because a complex ion optical system is arranged inside,
There is a problem that it takes time to clean the inside of the vacuum chamber. When the isotope analysis is performed, there is a problem that an even larger and more complicated magnetic field type high resolution mass spectrometer is required. Further, the conventional small mass spectrometer array has no ion source for converting a solution sample into gaseous ions, so that it is used for analyzing only gas, and there is a problem that solution sample cannot be analyzed.

【0008】本発明は、かかる従来技術の問題点を解決
するために成されたものであり、溶液中の試料を質量分
析でき、イオン光学系を省略し、真空室内部のクリーニ
ングも簡単であり、小型で取り扱いが容易なモニターと
して使用でき、さらに、四重極電極を小型化することに
より、質量分析の分解能を高くし、簡便に物質の同位体
比を測定できる四重極電極質量分析装置を提供すること
をその目的とするものである。
The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art, and can mass-analyze a sample in a solution, omit an ion optical system, and easily clean the inside of a vacuum chamber. A quadrupole electrode mass spectrometer that can be used as a small, easy-to-handle monitor and miniaturized quadrupole electrodes to increase the resolution of mass spectrometry and easily measure the isotope ratio of substances The purpose is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る四重極電極
質量分析装置の構成は、真空室壁面に、該真空室内面に
大気中から当該真空室内へ細液滴状もしくは気化状もし
くはイオン状のいずれかの試料を取り込む一個もしくは
複数の細孔と、該真空室内に、ほぼ並列に配置され且つ
相対向するロッドを結線して、特定の質量/電荷数のイ
オンを通過するように直流電圧と高周波交流電圧とを重
畳した正,負いずれかの電圧が印加された複数の四重極
電極と、該複数の四重極電極と同数で且つ該四重極電極
と対応して同軸上に配設した検出器とを、具備したこと
を特徴とするものである。本発明に係る四重極電極質量
分析装置の他の構成は、真空室の壁面に大気中から当該
真空室内へ細液滴状もしくは気化状もしくはイオン状の
いずれかの試料を取り込む膜と、該真空室内に、ほぼ並
列に配置され且つ相対向するロッドを結線して、特定の
質量/電荷数のイオンを通過するように直流電圧と高周
波交流電圧とを重畳した正,負いずれかの電圧が印加さ
れた複数の四重極電極と、該複数の四重極電極と同数
で、且つ該四重極電極と対応して同軸上に配設した検出
器とを、具備したことを特徴とするものである。
The structure of the quadrupole electrode mass spectrometer according to the present invention is as follows: a vacuum chamber wall is provided with fine droplets, vaporized or ions on the vacuum chamber surface from the atmosphere into the vacuum chamber; One or a plurality of pores for taking any sample in the shape of a circle and a rod arranged substantially in parallel and opposed to each other in the vacuum chamber are connected to each other so that a DC having a specific mass / charge number is passed therethrough. A plurality of quadrupole electrodes to which either a positive voltage or a negative voltage obtained by superimposing a voltage and a high-frequency AC voltage are applied, and the same number as the plurality of quadrupole electrodes and coaxial with the quadrupole electrodes. And a detector disposed in the above. Another configuration of the quadrupole electrode mass spectrometer according to the present invention includes a film on a wall of a vacuum chamber for taking a sample in the form of fine droplets or vaporized or ionic from the air into the vacuum chamber, A positive or negative voltage, which is obtained by superimposing a DC voltage and a high-frequency AC voltage so as to pass ions of a specific mass / charge number by connecting rods that are arranged in parallel and facing each other in a vacuum chamber, is formed. A plurality of applied quadrupole electrodes, and the same number of the quadrupole electrodes and detectors arranged coaxially in correspondence with the quadrupole electrodes, are provided. Things.

【0010】本発明に係る四重極電極質量分析装置のさ
らに他の構成は、真空室壁面に大気中から真空室内へ液
体もしくは気体試料を取り込みイオン化する一個または
複数のイオン源と、該真空室内にほぼ並列に配設され且
つ相対向するロッドを結線して、特定の質量/電荷数の
イオンを通過するように、直流電圧と高周波交流電圧と
を重畳した正,負いずれかの電圧が印加された複数の四
重極電極と、該複数の四重極電極と同数で且つ該四重極
電極と対向して同軸上に配設した検出器とを、具備した
ことを特徴とするものである。
[0010] Still another configuration of the quadrupole electrode mass spectrometer according to the present invention comprises one or a plurality of ion sources for taking a liquid or gas sample from the atmosphere into the vacuum chamber and ionizing the vacuum chamber wall, and the vacuum chamber. A DC voltage and a high-frequency AC voltage are superimposed on each other so as to pass ions of a specific mass / charge number by connecting rods which are arranged substantially in parallel and facing each other. A plurality of quadrupole electrodes, and the same number of the plurality of quadrupole electrodes and detectors arranged coaxially opposite the quadrupole electrodes, is there.

【0011】本発明に係る四重極電極質量分析装置のさ
らに他の構成は、真空室壁面に、大気中から当該真空室
内へ液体もしくは気体試料を取り込みイオン化する一個
また複数のイオン源と、該真空室内にほぼ並列に配置さ
れ且つ相対向するロッドを結線して、特定の質量/電荷
数のイオンを通過するように、直流電圧と高周波交流電
圧とを重畳した正,負いずれかの電圧が印加された複数
の四重極電極と、該複数の四重極電極と同数で、且つ該
四重極電極と対向してその同軸上に設けた検出器と、一
端をそれぞれ該イオン源を介して該真空室内に先端部を
挿入し且つ他端をそれぞれの溶液試料に浸漬し、該両端
部の気圧差により当該溶液試料を吸引して該イオン源に
導入する複数のキャピラリーとを、具備したことを特徴
とするものである。
[0011] Still another configuration of the quadrupole electrode mass spectrometer according to the present invention comprises one or more ion sources for taking a liquid or gas sample from the atmosphere into the vacuum chamber and ionizing the same on the wall of the vacuum chamber. A positive or negative voltage obtained by superimposing a DC voltage and a high-frequency AC voltage is connected to rods that are arranged in parallel in vacuum chamber and that oppose each other, so that ions having a specific mass / charge number pass through. A plurality of applied quadrupole electrodes, the same number of the plurality of quadrupole electrodes, and detectors provided on the same axis as the quadrupole electrodes, and one end of each of the detectors via the ion source. A plurality of capillaries for inserting the tip into the vacuum chamber and immersing the other end in each solution sample, sucking the solution sample by the pressure difference between the both ends, and introducing the solution sample into the ion source. Is characterized by

【0012】前記記載のいずれかの四重極質量分析装置
において、大気と該真空室を接続する流路と、該流路に
真空室内面まで挿入されたキャピラリーと、該キャピラ
リーの先端外径部と該流路の内径からなる該真空室内の
壁面に設けたオリフィスと、該流路を介して大気中から
真空室内に流入する空気流により当該キャピラリー内の
溶液試料を噴霧し且つイオン化するイオン化手段とを、
具備したことを特徴とするものである。また、前記記載
のいずれかの四重極質量分析装置において、前記イオン
源に設けた加熱手段と、該加熱手段で該キャピラリー内
の溶液を気化させて該真空室内に導入する導入手段と
を、具備したことを特徴とするものである。
In any of the above quadrupole mass spectrometers, a flow path connecting the atmosphere to the vacuum chamber, a capillary inserted into the flow path to the inside of the vacuum chamber, and a tip outer diameter portion of the capillary And an orifice provided on the wall surface of the vacuum chamber having the inner diameter of the flow path, and ionization means for spraying and ionizing the solution sample in the capillary by an air flow flowing from the atmosphere into the vacuum chamber through the flow path. And
It is characterized by having. Further, in any one of the quadrupole mass spectrometers described above, heating means provided in the ion source, and introducing means for vaporizing the solution in the capillary by the heating means and introducing the solution into the vacuum chamber, It is characterized by having.

【0013】さらに、前記記載いずれかの四重極質量分
析装置において、該真空室内に設けた針電極を具備する
ことを特徴とするものである。さらに、前記記載いずれ
かの四重極質量分析装置において、該真空室に設けた複
数の加速用電極板と、該複数の加速電極板でイオンを加
速し、該各四重極電極の軸方向に入射させる入射手段と
を、具備することを特徴とするものである。
Further, in any one of the above-described quadrupole mass spectrometers, a needle electrode provided in the vacuum chamber is provided. Further, in any of the above quadrupole mass spectrometers, a plurality of accelerating electrode plates provided in the vacuum chamber, the ions are accelerated by the plurality of accelerating electrode plates, the axial direction of each quadrupole electrode And an incidence means for causing the light to enter.

【0014】さらにまた、前記記載のいずれかの四重極
質量分析装置において、該四重極電極が特定する複数の
質量/電荷数のイオンの内、同一の質量/電荷数を検出
する複数の検出器の検出信号を加算する加算器と、該加
算器の結果値を出力する出力手段とを、具備することを
特徴とするものである。さらにまた、前記記載の四重極
質量分析装置において、該加算器からの出力値を演算
し、該各四重極電極毎の質量/電荷数を出力する出力手
段を、具備することを特徴とするものである。さらにま
た、前記記載いずれかの四重極質量分析装置において、
該複数の四重極電極の特定の質量/電荷数を、特定物質
の複数の同位体の質量/電荷数に設定する設定手段を具
備することを特徴とするものである。さらにまた、前記
記載のいずれかの四重極質量分析装置において、該四重
極電極を小型化し、低真空の真空室内で動作させること
を特徴とするものである。さらにまた、前記記載のいず
れかの四重極質量分析装置において、該真空室の一部を
取外しできるようにしたことを特徴とするものである。
Further, in any one of the above quadrupole mass spectrometers, a plurality of ions for detecting the same mass / charge number among the ions having a plurality of mass / charge numbers specified by the quadrupole electrode. An adder for adding the detection signal of the detector and an output unit for outputting a result value of the adder are provided. Furthermore, the quadrupole mass spectrometer described above further comprises an output unit that calculates an output value from the adder and outputs a mass / charge number for each quadrupole electrode. Is what you do. Furthermore, in any of the above quadrupole mass spectrometers,
It is characterized by comprising setting means for setting the specific mass / charge number of the plurality of quadrupole electrodes to the mass / charge number of a plurality of isotopes of the specific substance. Still further, in any of the above quadrupole mass spectrometers, the quadrupole electrode is miniaturized and operated in a low-vacuum vacuum chamber. Still further, in any of the above quadrupole mass spectrometers, a part of the vacuum chamber can be removed.

【0015】上記構成の四重極質量分析装置を機能的に
説明する。四重極質量分析装置は、該四重極電極を小型
化し、該四重極電極の印加電圧を特定化し、印加電源部
を小型化することにより、真空室も小さくなり、分解能
を高くして、同位体分析に対応させることができる。ま
た、該四重極電極を小型化することにより、真空室も小
さくできるので、真空ポンプも高い排気能力のものは必
要なくなり、操作も簡便化し、真空室内のクリーニング
も簡便に行えるようになる。また、四重極質量分析装置
は、高感度を維持するため、イオン光学系でイオンを収
束させ、四重極電極内に効率よく、イオンが導入されて
いるので、イオン光学系を省略すると、前記機能を保持
させるために、複数の四重極電極を並列に設置させるも
のである。また、四重極質量分析装置は、同位体比を測
定するため、各々の同位体イオンに対応した複数種類の
イオンに対応する四重極電極を並列に設置し、同位体の
種類毎に各々の四重極電極で測定された信号量を加算
し、それを演算することにより、簡便に且つ効率よく同
位体比をモニターすることができる。また、四重極質量
分析装置は、その真空室の壁面にイオン源を設置して該
四重極質量質量分析装置と一体化し、且つ、イオン源の
キャピラリーの端部を真空室内に挿入し、他の一方の端
部を試料溶液に浸漬しておくことにより、キャピラリー
両端の圧力差により、試料溶液が少量ずつキャピラリー
に吸引されてイオン源に導入され、真空室内に噴霧され
ると共にイオン化もされるので、溶液試料も分析するこ
とができる。
The quadrupole mass spectrometer having the above configuration will be functionally described. The quadrupole mass spectrometer reduces the size of the quadrupole electrode, specifies the applied voltage of the quadrupole electrode, and reduces the size of the applied power supply unit, thereby reducing the size of the vacuum chamber and increasing the resolution. , For isotope analysis. In addition, since the vacuum chamber can be made smaller by reducing the size of the quadrupole electrode, a vacuum pump having a high pumping capacity is not required, and the operation is simplified, and the vacuum chamber can be easily cleaned. In addition, in order to maintain high sensitivity, the quadrupole mass spectrometer converges ions with an ion optical system and efficiently introduces ions into the quadrupole electrode, so if the ion optical system is omitted, In order to maintain the function, a plurality of quadrupole electrodes are installed in parallel. In addition, the quadrupole mass spectrometer installed quadrupole electrodes corresponding to a plurality of types of ions corresponding to each isotope ion in parallel in order to measure the isotope ratio, and for each type of isotope, By adding the signal amounts measured by the quadrupole electrodes and calculating the sum, the isotope ratio can be monitored easily and efficiently. Further, the quadrupole mass spectrometer is installed with an ion source on the wall surface of the vacuum chamber and integrated with the quadrupole mass spectrometer, and the end of the capillary of the ion source is inserted into the vacuum chamber, By immersing the other end in the sample solution, the sample solution is sucked into the capillary little by little and introduced into the ion source by the pressure difference between both ends of the capillary, sprayed into the vacuum chamber and ionized. Therefore, a solution sample can also be analyzed.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図1ないし図15を参照し
て、本発明に係る四重極質量分析装置の各実施の形態を
説明する。図1は、本発明に係る四重極質量分析装置の
一実施形態の模式図、図2は、本発明に係る四重極質量
分析装置の他の一実施形態の模式図、図3は、本発明に
係る四重極質量分析装置のイオン電源部の一実施形態の
模式図、図4は、本発明に係る四重極質量分析装置のイ
オン電源部の他の一実施形態の模式図、図5は、本発明
に係る四重極質量分析装置のイオン電源部のさらに他の
一実施形態の模式図、図6は、本発明に係る四重極質量
分析装置のさらに他の一実施形態の模式図、図7は、本
発明に係る四重極質量分析装置のさらに他の一実施形態
の模式図、図8は、本発明に係る四重極質量分析装置の
さらに他の一実施形態の模式図、図9は、本発明に係る
四重極質量分析装置のさらに他の一実施形態の模式図、
図10は、本発明に係る四重極質量分析装置の電極配置
の一実施形態の模式図、図11は、本発明に係る四重極
質量分析装置の電極配置の他の一実施形態の模式図、図
12は、本発明に係る四重極質量分析装置の電極配置の
さらに他の一実施形態の模式図、図13は、本発明に係
る四重極質量分析装置の電極配置のさらに他の一実施形
態の模式図、図14は、本発明に係る四重極質量分析装
置の電極配置のさらに他の一実施形態の模式図、図15
は、本発明に係る四重極質量分析装置のさらに他の一実
施形態の模式図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a quadrupole mass spectrometer according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram of one embodiment of a quadrupole mass spectrometer according to the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of another embodiment of a quadrupole mass spectrometer according to the present invention, and FIG. Schematic diagram of one embodiment of the ion power supply unit of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention, FIG. 4 is a schematic diagram of another embodiment of the ion power supply unit of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention, FIG. 5 is a schematic view of still another embodiment of the ion power supply unit of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention, and FIG. 6 is still another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention. FIG. 7 is a schematic view of still another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention. FIG. 8 is a schematic view of still another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention. FIG. 9 is a schematic view of still another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention,
FIG. 10 is a schematic diagram of one embodiment of an electrode arrangement of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention, and FIG. 11 is a schematic diagram of another embodiment of the electrode arrangement of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention. FIG. 12 is a schematic view of still another embodiment of the electrode arrangement of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention, and FIG. 13 is still another embodiment of the electrode arrangement of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention. FIG. 14 is a schematic view of another embodiment of the electrode arrangement of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a schematic view of still another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【0017】〔実施の形態 1〕本実施形態では、各々
ある特定のイオンに対応した二種類の四重極電極を持つ
質量分析装置について説明する。一種類の四重極電極し
か具備しない場合、三種類以上の四重極電極を具備させ
ても差し支えない。また、イオン源と細孔は、五個、四
重極電極と検出器は、六個で構成しているが、それ以上
にイオン源,細孔,四重極電極,検出器を配設しても差
し支えない。また、イオン源と四重極電極の数量は、本
実施形態では相違しいるが、同一でも差し支えない。
[Embodiment 1] In this embodiment, a mass spectrometer having two kinds of quadrupole electrodes corresponding to specific ions will be described. When only one kind of quadrupole electrode is provided, three or more kinds of quadrupole electrodes may be provided. In addition, the ion source and the pore are composed of five, and the quadrupole electrode and the detector are composed of six, but the ion source, the pore, the quadrupole electrode and the detector are arranged more than that. No problem. Although the numbers of the ion source and the quadrupole electrode are different in the present embodiment, they may be the same.

【0018】図1では、本発明に係る四重極質量分析装
置の一実施形態を示している。図1において、イオン源
4−x,四重極電極6−x,検出器7−x等を含む真空
室1の内部は、真空ポンプ2により真空に保たれてい
る。該真空ポンプ2は、油回転ポンプ、ターボ分子ポン
プ、イオンポンプ等いずれでも差し支えない。該真空室
1の真空度は、高真空度が要求されないので、高排気能
力でない小型ポンプでも差し支えない。
FIG. 1 shows an embodiment of a quadrupole mass spectrometer according to the present invention. In FIG. 1, the inside of a vacuum chamber 1 including an ion source 4-x, a quadrupole electrode 6-x, a detector 7-x, and the like is maintained at a vacuum by a vacuum pump 2. The vacuum pump 2 may be any of an oil rotary pump, a turbo molecular pump, an ion pump and the like. Since the degree of vacuum in the vacuum chamber 1 does not require a high degree of vacuum, a small pump having no high evacuation capacity may be used.

【0019】まず、試料導入系を説明する。キャピラリ
ー3−1〜5は、該真空室1の壁面に配設されたイオン
源4−1〜5の内部を通って、その先端部が該真空室1
内に導入されている。各々のキャピラリー3−1〜5の
両端には圧力差が生じるので、各々のキャピラリー3−
1〜5の大気圧側の端部を溶液に浸漬しておくと、サイ
フオン作用により、該溶液がキャピラリー3−1〜5内
部に少量ずつ吸引されイオン源4−1〜5に導入される
ことになる。
First, the sample introduction system will be described. The capillaries 3-1 to 5 pass through the inside of the ion sources 4-1 to -5 provided on the wall surface of the vacuum chamber 1 and the tip ends thereof correspond to the vacuum chamber 1
Has been introduced within. Since a pressure difference is generated at both ends of each of the capillaries 3-1 to 5, each of the capillaries 3-5
When the ends of the atmospheric pressure side of 1 to 5 are immersed in the solution, the solution is sucked little by little into the capillaries 3-1 to 5 and introduced into the ion sources 4-1 to 5 by the siphon action. become.

【0020】イオン源4−1〜5に導入された溶液は、
該真空室1内に噴霧され、一種類または複数種類のイオ
ン5が生成される。該真空室1内には小型な四重極電極
6−a〜fが配置されている。該四重極電極6−a、
c、eには、特定の質量/電荷数=Zのイオン5を安定
に通過させるように、四重極のロッドに直流電圧または
高周波交流電圧が印加されている。
The solutions introduced into the ion sources 4-1 to -5 are:
The ions are sprayed into the vacuum chamber 1 to generate one or more types of ions 5. In the vacuum chamber 1, small quadrupole electrodes 6-a to 6-f are arranged. The quadrupole electrode 6-a,
For c and e, a DC voltage or a high-frequency AC voltage is applied to a quadrupole rod so as to stably pass ions 5 having a specific mass / charge number = Z.

【0021】同様にして、四重極電極6−b、d、fに
は、上記Zとは異なる特定の質量/電荷数=Z’のイオ
ンを安定に通過させるように、四重極のロッドに直流電
圧または高周波交流電圧が印加されている。各々の四重
極電極6−a〜fを通過した各々のイオン5は、該四重
極電極6−a〜fに対して1対1に配置されている検出
器7−a〜fにより検出される。本実施形態の四重極質
量分析装置では、二種類のイオンのみを測定しているこ
とになる。
Similarly, the quadrupole electrodes 6-b, d, and f are applied to the quadrupole rods so as to stably pass ions having a specific mass / charge number = Z ′ different from Z. Is applied with a DC voltage or a high-frequency AC voltage. Each ion 5 passing through each of the quadrupole electrodes 6-a to 6-f is detected by detectors 7-a to 7-f arranged one-to-one with respect to the quadrupole electrodes 6-a to 6-f. Is done. In the quadrupole mass spectrometer of this embodiment, only two types of ions are measured.

【0022】〔実施の形態 2〕次に、本発明に係る四
重極質量分析装置の他の実施形態を説明する。図2に示
される四重極質量分析装置は、図1の四重極質量分析装
置と共通する部分が多く、この共通部分の説明は煩瑣と
なるので省略し、特徴部分を中心に説明する。なお、図
2において、図1と同一符号は、構成、機能を同一とす
る相当部材であるのでこの説明も省略する。
[Embodiment 2] Next, another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention will be described. The quadrupole mass spectrometer shown in FIG. 2 has many parts in common with the quadrupole mass spectrometer of FIG. 1, and the description of the common parts will be omitted because it is complicated, and the description will be focused on the characteristic parts. In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote corresponding members having the same configuration and function, and therefore, description thereof will be omitted.

【0023】図2では、図1で示した実施形態の四重極
質量分析装置の真空室1内に、イオンを加速するための
電極板8を設けた場合の断面図が示されている。該電極
板8は、真空室1の壁面に密着して配設されており、該
電極板8には複数の穴が穿設されており、イオン源4−
1〜5が該穴に挿着されている。該イオン源4−1〜5
と該電極8とは絶縁されていても差し支えない。また、
同電位になっていても差し支えない。
FIG. 2 is a sectional view showing a case where an electrode plate 8 for accelerating ions is provided in the vacuum chamber 1 of the quadrupole mass spectrometer of the embodiment shown in FIG. The electrode plate 8 is disposed in close contact with the wall surface of the vacuum chamber 1, and the electrode plate 8 has a plurality of holes formed therein.
1 to 5 are inserted into the holes. The ion sources 4-1 to 5
And the electrode 8 may be insulated. Also,
The potential may be the same.

【0024】該真空室1内には、該電極板8とは離隔さ
れた位置に、もう一つの他の電極板9が配置されてお
り、両電極板8,9間は絶縁されている。該電極板8,
9間は、電線11によって電源10に接続されており、
電極板8,9間に加速電圧が印加される。該電極板8,
9間には、加速電圧の極性により、正または負のどちら
かのイオンが加速される。該電極板9には、図示しない
が穴が穿設されており、加速されたイオン5を通過させ
る。該穴は、一つでも差し支えないし、また、複数の小
穴が開いていても差し支えない。また、図2では、電極
板8が該真空室1の壁面に密着させている場合を示した
が、離隔して設置しても差し支えない。
In the vacuum chamber 1, another electrode plate 9 is disposed at a position separated from the electrode plate 8, and the two electrode plates 8 and 9 are insulated from each other. The electrode plate 8,
9 is connected to the power supply 10 by the electric wire 11,
An acceleration voltage is applied between the electrode plates 8 and 9. The electrode plate 8,
During the period 9, either positive or negative ions are accelerated depending on the polarity of the acceleration voltage. Although not shown, a hole is formed in the electrode plate 9 to allow the accelerated ions 5 to pass therethrough. One or more small holes may be provided. Further, FIG. 2 shows a case where the electrode plate 8 is in close contact with the wall surface of the vacuum chamber 1, but may be installed separately.

【0025】この場合、電極板8が離隔されたことによ
り、該電極板8に穿設した穴の位置がずれて、キャピラ
リー3−1〜5の軸延長上付近は、開穴されているよう
にし、該イオン5の進行に障害とならないようにするこ
とが好ましい。また、図2は、二枚の電極板を配置して
いるが、三枚以上の電極板を配設しても差し支えない。
In this case, since the electrode plate 8 is separated, the position of the hole formed in the electrode plate 8 is shifted, and the vicinity of the capillaries 3-1 to 5 on the axial extension is opened. It is preferable not to hinder the progress of the ions 5. Although FIG. 2 shows two electrode plates, three or more electrode plates may be provided.

【0026】〔実施の形態 3〕次に、本発明に係る四
重極質量分析装置の他の実施形態を説明する。本実施形
態では、各種のイオン源を説明する。図3に示される四
重極質量分析装置のイオン源を除いては、図1の四重極
質量分析装置と共通するので、該共通部分の図示及び説
明は煩瑣となるので省略し、イオン源を説明する。
Embodiment 3 Next, another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention will be described. In the present embodiment, various ion sources will be described. Except for the ion source of the quadrupole mass spectrometer shown in FIG. 3, since it is common to the quadrupole mass spectrometer of FIG. 1, the illustration and description of the common parts will be omitted because they are complicated. Will be described.

【0027】図3では、イオン源としてソニックスプレ
ー法を応用したものを用いた場合のイオン源部の拡大模
式図である。イオン源4は、キャピラリー3の軸方向に
沿って真空室内1に空気が流れ込むように流路12が形
成されており、該流路12の前記真空室1への出口に
は、該流路12の開口面に該キャピラリー3の溶液流下
方向の端部が挿入されており、該キャピラリー3の外周
部が絞りとなり、該流路12の開口面と該キャピラリー
3とで、オリフィス13が形成される。
FIG. 3 is an enlarged schematic view of the ion source section when a sonic spray method is used as the ion source. In the ion source 4, a flow path 12 is formed so that air flows into the vacuum chamber 1 along the axial direction of the capillary 3, and an outlet of the flow path 12 to the vacuum chamber 1 has the flow path 12. The end of the capillary 3 in the solution flowing direction is inserted into the opening surface of the capillary 3, and the outer peripheral portion of the capillary 3 serves as a throttle. The orifice 13 is formed by the opening surface of the flow channel 12 and the capillary 3. .

【0028】該オリフィス13では、該キャピラリー3
の径が一定であるとすれば、該流路12の開口面の面積
と該キャピラリー3の面積の比が、同一に近いかどうか
によってオリフィス13の絞り比が相違してくる。該両
面積比が、同一の近い場合は、絞り比が小となり、オリ
フィス13の前後(一般に絞りの上流側を前という)で
の圧力差が小となる。
In the orifice 13, the capillary 3
If the diameter of the orifice 13 is constant, the aperture ratio of the orifice 13 differs depending on whether or not the ratio of the area of the opening surface of the flow channel 12 to the area of the capillary 3 is almost the same. When the two area ratios are the same and close, the throttle ratio becomes small, and the pressure difference before and after the orifice 13 (generally, the upstream side of the throttle is called front) becomes small.

【0029】該真空室1は、大気圧と該真空室1内の圧
力差により、該空気が該キャピラリー3の外周部から当
該真空室1内に流れ込み、該空気流により該キャピラリ
ー3内の溶液は噴霧され、溶液試料はイオン化される。
オリフィスの絞り比が大、すなわち絞り径が十分小であ
れば、オリフィスの前後で前記の如く圧力差が大、すな
わち大気圧から圧力ロスを生じ、該真空室1内の圧力が
大気圧とほぼ同じ程度にまで上昇する心配はない。
The air flows into the vacuum chamber 1 from the outer periphery of the capillary 3 due to a difference between the atmospheric pressure and the pressure in the vacuum chamber 1, and the solution in the capillary 3 is moved by the air flow. Is sprayed and the solution sample is ionized.
If the restricting ratio of the orifice is large, that is, if the restricting diameter is sufficiently small, the pressure difference before and after the orifice is large as described above, that is, a pressure loss occurs from the atmospheric pressure, and the pressure in the vacuum chamber 1 is substantially equal to the atmospheric pressure. There is no worry about rising to the same extent.

【0030】さらに、図4を参照して他のイオン源を説
明する。図4は、図3のソニックスプレー法を応用した
イオン源部分の拡大断面図である。原理的には、図3の
ソニックスプレー法と同一であるので、再度の詳細な説
明は煩瑣となるので省略し、相違点を説明する。図4で
は、該キャピラリー3の外周部から真空室1内に流れ込
む空気流が、さらにより層流と成るようにして、スプレ
ー効果をさらに向上させたものである。
Further, another ion source will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an enlarged sectional view of an ion source portion to which the sonic spray method of FIG. 3 is applied. Since the principle is the same as that of the sonic spray method in FIG. 3, the detailed description will not be repeated again and will be omitted, and differences will be described. In FIG. 4, the air flow flowing into the vacuum chamber 1 from the outer periphery of the capillary 3 is further laminar, so that the spray effect is further improved.

【0031】またさらに、図5を参照して他のイオン源
を説明する。図5は、イオン源として加熱噴霧法を応用
したイオン源部分の拡大断面図である。ヒーター14が
イオン源4の内部に設置されており、キャピラリー3内
の溶液を加熱し噴霧させる。この溶液の加熱が、スプレ
ー効果をさらに向上させるものである。
Still another ion source will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of an ion source portion to which the heating spray method is applied as the ion source. A heater 14 is installed inside the ion source 4 to heat and spray the solution in the capillary 3. The heating of this solution further improves the spray effect.

【0032】〔実施形態 4〕次に、図6を参照して、
本発明に係る四重極質量分析装置の他の実施形態を説明
する。図6に示される四重極質量分析装置は、図1の四
重極質量分析装置と、原理的にはほぼ同一であり、共通
する部分については煩瑣となるので省略し、特徴部分を
中心に説明する。なお、図6において、図1と同一符号
は、構成、機能を同一とする相当部材であるのでこの説
明も省略する。
[Embodiment 4] Next, referring to FIG.
Another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention will be described. The quadrupole mass spectrometer shown in FIG. 6 is substantially the same as the quadrupole mass spectrometer of FIG. 1 in principle, and the common parts are omitted because they are complicated. explain. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote corresponding members having the same configuration and function, and thus description thereof will be omitted.

【0033】図6は、該真空室1内に放電用針電極15
を設けた場合の断面図である。図6では、該真空室1内
に針電極15を配置し、該針電極15は、高電圧が印加
されてコロナ放電を起こす。該コロナ放電が、イオン化
されていない試料をイオン化するものである。該針電極
15に印加される電圧極性により、正イオンか、負イオ
ンのどちらかが生成される。また、この場合において
も、加速用電極板を設けても差し支えない。
FIG. 6 shows the discharge needle electrode 15 in the vacuum chamber 1.
It is sectional drawing at the time of providing. In FIG. 6, a needle electrode 15 is disposed in the vacuum chamber 1, and a high voltage is applied to the needle electrode 15 to cause corona discharge. The corona discharge ionizes a non-ionized sample. Either positive ions or negative ions are generated according to the voltage polarity applied to the needle electrode 15. Also in this case, an electrode plate for acceleration may be provided.

【0034】〔実施形態 5〕次に、図7を参照して、
本発明に係る四重極質量分析装置のさらに他の実施形態
を説明する。図7に示される四重極質量分析装置は、図
1の四重極質量分析装置と、原理的にはほぼ同一であ
り、共通する部分については煩瑣となるので省略し、特
徴部分を中心に説明する。なお、図7において、図1と
同一符号は、構成、機能を同一とする相当部材であるの
で該説明も省略する。
[Embodiment 5] Next, referring to FIG.
Another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention will be described. The quadrupole mass spectrometer shown in FIG. 7 is substantially the same in principle as the quadrupole mass spectrometer shown in FIG. 1, and the common parts are omitted because they are complicated. explain. In FIG. 7, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote corresponding members having the same configuration and function, and therefore, the description thereof will be omitted.

【0035】図7は、図1のイオン源4−1〜5が省か
れ、真空室1の壁面に細孔16−1〜5が配設されてい
る場合の断面図である。図7に示した実施形態は、溶液
試料が、大気中で細かな液滴になっているか、もしくは
溶液試料が、大気中で気化して蒸気になっているかまた
はイオンになっているか、あるいは試料が、ガス状の場
合等に用いられる。なお、針電極15は設けなくとも差
し支えない。また、この場合にも加速用電極板8、9を
設けても差し支えない。
FIG. 7 is a cross-sectional view in a case where the ion sources 4-1 to 5 in FIG. 1 are omitted and the pores 16-1 to 16-5 are provided on the wall surface of the vacuum chamber 1. The embodiment shown in FIG. 7 is based on whether the solution sample is in the form of fine droplets in the atmosphere, or whether the solution sample is vaporized in the atmosphere into vapor or ions, or Is used in the case of gaseous state. Note that the needle electrode 15 need not be provided. Also in this case, the acceleration electrode plates 8 and 9 may be provided.

【0036】〔実施形態 6〕次に、図8を参照して、
本発明に係る四重極質量分析装置のさらに他の実施形態
を説明する。図8に示される四重極質量分析装置は、図
1の四重極質量分析装置と、原理的にはほぼ同一であ
り、共通する部分については煩瑣となるので省略し、特
徴部分を中心に説明する。なお、図8において、図1と
同一符号は、構成、機能を同一とする相当部材であるの
で該説明も省略する。
Embodiment 6 Next, referring to FIG.
Another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention will be described. The quadrupole mass spectrometer shown in FIG. 8 is substantially the same in principle as the quadrupole mass spectrometer shown in FIG. 1, and the common parts are omitted because they are complicated. explain. In FIG. 8, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote corresponding members having the same configuration and function, so that the description thereof will be omitted.

【0037】図8は、図7の細孔の代わりに膜17が配
置されている場合の断面図である。図8の実施形態も図
7の実施形態と同様に、試料溶液が大気中で細かな液滴
になっているか、または試料溶液が大気中で気化して蒸
気になっているか、または試料溶液がイオンになってい
るか、または試料がガス状の場合等に用いられる。図8
に示す如く、膜17が真空室1の壁面には配置され、該
膜17は、大気中の液滴、蒸気、イオン、またはガス等
を通過させて該真空室1内部に導入する性質を備えてい
る。さらに、該真空室1内には、針電極15を配置し、
該針電極15に高電圧を印加してコロナ放電を起こすこ
とにより、イオン化されていない試料がイオン化され
る。なお、針電極15は設けなくとも差し支えなく機能
し、この場合にも加速用電極板8、9を設けても差し支
えない。
FIG. 8 is a cross-sectional view in the case where the membrane 17 is arranged instead of the pores of FIG. In the embodiment of FIG. 8, as in the embodiment of FIG. 7, the sample solution is formed into fine droplets in the atmosphere, the sample solution is vaporized in the atmosphere into vapor, or the sample solution is It is used when it is ionized or the sample is gaseous. FIG.
As shown in the figure, a film 17 is disposed on the wall surface of the vacuum chamber 1, and the film 17 has a property of allowing droplets, vapors, ions, or gases in the air to pass therethrough and introduced into the vacuum chamber 1. ing. Further, a needle electrode 15 is arranged in the vacuum chamber 1,
By applying a high voltage to the needle electrode 15 to cause corona discharge, a non-ionized sample is ionized. It is to be noted that the needle electrode 15 functions without the need to be provided, and in this case, the acceleration electrode plates 8 and 9 may be provided.

【0038】〔実施形態 7〕次に、図9を参照して、
本発明に係る四重極質量分析装置のさらに他の実施形態
を説明する。図9に示される四重極質量分析装置は、図
1の四重極質量分析装置と、測定原理にはほぼ同一であ
り、検出器後のデータの処理が相違する。共通する部分
については煩瑣となるので省略し、特徴部分を中心に説
明する。なお、図9において、図1と同一符号は、構
成、機能を同一とする相当部材であるので該説明も省略
する。
Embodiment 7 Next, referring to FIG.
Another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention will be described. The quadrupole mass spectrometer shown in FIG. 9 has almost the same measurement principle as the quadrupole mass spectrometer shown in FIG. 1, and differs in the processing of data after the detector. Common parts will be omitted because they are complicated, and the description will focus on characteristic parts. In FIG. 9, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote corresponding members having the same configuration and function, and therefore description thereof will be omitted.

【0039】図9に示す四重極質量分析装置は、同じ種
類のイオンを分析する四重極電極に対応した検出器を信
号線でつなぎ、該検出器の検出信号量を加算する場合の
断面図である。図示する如く、該四重極電極の内、該真
空室1内の特定の質量/電荷数=Zのイオンを安定に通
過させる四重極電極6−a、c、eに対応した検出器7
−a、c、eが、信号線18−1により接続されてい
る。
The quadrupole mass spectrometer shown in FIG. 9 is a cross-section in which detectors corresponding to quadrupole electrodes for analyzing ions of the same type are connected by signal lines, and the detection signal amounts of the detectors are added. FIG. As shown in the figure, a detector 7 corresponding to the quadrupole electrodes 6-a, 6c, and e that allows ions of a specific mass / charge number = Z in the vacuum chamber 1 to pass stably among the quadrupole electrodes.
-A, c, and e are connected by the signal line 18-1.

【0040】また、上記Zとは異なる特定の質量/電荷
数=Z’のイオンを安定に通過させる四重極電極6−
b、d、fに対応した検出器7−b、d、fは、信号線
18−2により接続されている。該検出器7−a、c、
eで検出された信号は、加算されて信号線18−1によ
り演算部19に送られて加算される。同様に、該検出器
7−b、d、fで検出された信号は、加算されて信号線
18−2により演算部19に送られるか、または信号線
18−2により演算部19に送られて加算される。
Further, a quadrupole electrode 6 that allows ions having a specific mass / charge number = Z ′ different from Z to pass therethrough stably.
The detectors 7-b, d, and f corresponding to b, d, and f are connected by a signal line 18-2. The detectors 7-a, c,
The signals detected at e are added and sent to the arithmetic unit 19 via the signal line 18-1 to be added. Similarly, the signals detected by the detectors 7-b, d, and f are added and sent to the arithmetic unit 19 via the signal line 18-2, or sent to the arithmetic unit 19 via the signal line 18-2. Is added.

【0041】該演算部19に送られる信号値は、検出器
7−a、c、eまたは7−b、d、fの値を加算したも
のでなくても差し支えない。各々の検出値の総量と関連
した別の演算値でも差し支えない。演算部19で各々の
イオン量に相当する演算値は、さらに演算され、イオン
量の比やイオン量の差に相当する値を算出する。例え
ば、各々のイオンがある物質の同位体イオンである場合
は、同位体比を得ることが可能となる。四重極電極は、
小型になるとイオン源と検出器の距離が小となり、質量
分離の分解能が高くなるという性質を有するので、同位
体を測定する場合は、より小型の四重極電極を用いるこ
とが望ましい。
The signal value sent to the arithmetic unit 19 does not have to be the sum of the values of the detectors 7-a, c, e or 7-b, d, f. Another calculated value associated with the total amount of each detected value may be used. The calculation value corresponding to each ion amount is further calculated by the calculation unit 19 to calculate a value corresponding to the ion amount ratio or the ion amount difference. For example, when each ion is an isotope ion of a certain substance, an isotope ratio can be obtained. The quadrupole electrode is
When the size is reduced, the distance between the ion source and the detector is reduced and the resolution of mass separation is increased. Therefore, when measuring isotopes, it is desirable to use a smaller quadrupole electrode.

【0042】次ぎに、上記実施形態で用いられる小型四
重極電極の並列の配置方法を説明する。図10は、並列
に配置されている小型四重極電極の一例を示す斜視図で
ある。図11から図14は、2種類のイオンに対応した
二種類の四重極電極を配置する場合の配列を示す四重極
のロッドに垂直方向の断面図である。質量/電荷数Zの
イオンを通過させる四重極電極6−aと、質量/電荷数
Z’のイオンを通過させる四重極電極6−bが交互に配
置されている。二種類のイオンは、真空室1内にほぼ偏
りなく存在していると考えられるので、交互に、ほぼ同
数を配置するのが好ましい。図示例は一例に過ぎず、他
の配列に配置し、このように配置しなくとも差し支えな
い。
Next, a method of arranging small quadrupole electrodes in parallel used in the above embodiment will be described. FIG. 10 is a perspective view showing an example of small quadrupole electrodes arranged in parallel. 11 to 14 are cross-sectional views in a direction perpendicular to the quadrupole rods showing an arrangement when two types of quadrupole electrodes corresponding to two types of ions are arranged. A quadrupole electrode 6-a for passing ions having a mass / charge number Z and a quadrupole electrode 6-b for passing ions having a mass / charge number Z 'are alternately arranged. Since it is considered that the two types of ions are present in the vacuum chamber 1 almost equally, it is preferable to arrange the same number of ions alternately. The illustrated example is merely an example, and it may be arranged in another arrangement and may not be arranged in this way.

【0043】図15は、本四重極電極質量分析装置を用
いた溶液試料のモニターシステムの構成図である。キャ
ピラリー3の端部は、溶液試料20に浸漬してあり、該
試料20は、少量ずつキャピラリー3に吸引され、イオ
ン源4に導入されてイオン化され、真空室1の内部に導
入される。該真空室1と該真空ポンプ2は、ホース21
で接続されている。該真空室1からは、複数の信号線を
束ねたケーブル22が出ており、パソコン23に接続さ
れている。パソコン23は、ケーブル22により送られ
た信号値を記憶・演算し、さらに演算結果を表示する。
FIG. 15 is a block diagram of a solution sample monitoring system using the present quadrupole electrode mass spectrometer. The end of the capillary 3 is immersed in the solution sample 20. The sample 20 is sucked into the capillary 3 little by little, introduced into the ion source 4, ionized, and introduced into the vacuum chamber 1. The vacuum chamber 1 and the vacuum pump 2
Connected by A cable 22 in which a plurality of signal lines are bundled comes out of the vacuum chamber 1 and is connected to a personal computer 23. The personal computer 23 stores and calculates the signal value transmitted by the cable 22, and further displays the calculation result.

【0044】上記各実施形態においては、真空室1の壁
面の一部が取り外しできる構造に構成しておけば、簡単
に内部をクリーニングすることが可能となり、モニタと
しての使用が便である。さらに、以上詳細に説明した如
く、本四重極質量分析装置は、環境科学、工業分析等の
微量分析として用いられ、特に、上記システムは、例え
ば、上水道の汚染物質監視モニターに用いても差し支え
ない。また、安定同位体の分析の利用に用いられ、天然
物,核反応生成物,安定同位体トレーサのモニタ,水や
アルコール等の同位体比モニターとして用いられると有
効である。
In each of the above embodiments, if the vacuum chamber 1 is configured so that a part of the wall surface can be removed, the inside can be easily cleaned, and the monitor can be conveniently used. Further, as described in detail above, the present quadrupole mass spectrometer is used for microanalysis such as environmental science and industrial analysis. In particular, the above system may be used, for example, for monitoring pollutants in waterworks. Absent. It is also effective for use in the analysis of stable isotopes, and is effective when used as a monitor for natural products, nuclear reaction products, stable isotope tracers, and as an isotope ratio monitor for water and alcohol.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明の構
成により、溶液中の試料も質量分析でき、真空室内部の
クリーニングも簡単であり、小型で取り扱いが容易であ
り、モニターとして使用でき、さらに、四重極電極を小
型化することにより、質量分析の分解能を高くし、簡便
に物質の同位体比を測定できる四重極電極質量分析装置
を提供することができる。
As described above in detail, according to the structure of the present invention, a sample in a solution can be subjected to mass spectrometry, the inside of a vacuum chamber can be easily cleaned, and it is small and easy to handle, and can be used as a monitor. Further, by reducing the size of the quadrupole electrode, it is possible to provide a quadrupole electrode mass spectrometer capable of increasing the resolution of mass spectrometry and easily measuring the isotope ratio of a substance.

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

【図1】本発明に係る四重極質量分析装置の一実施形態
の模式図である。
FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of a quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【図2】本発明に係る四重極質量分析装置の他の一実施
形態の模式図である。
FIG. 2 is a schematic view of another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【図3】本発明に係る四重極質量分析装置のイオン電源
部の一実施形態の模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of an embodiment of an ion power supply unit of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【図4】本発明に係る四重極質量分析装置のイオン電源
部の他の一実施形態の模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of another embodiment of the ion power supply unit of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【図5】本発明に係る四重極質量分析装置のイオン電源
部のさらに他の一実施形態の模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of still another embodiment of the ion power supply unit of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【図6】本発明に係る四重極質量分析装置のさらに他の
一実施形態の模式図である。
FIG. 6 is a schematic view of still another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【図7】本発明に係る四重極質量分析装置のさらに他の
一実施形態の模式図である。
FIG. 7 is a schematic view of still another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【図8】本発明に係る四重極質量分析装置のさらに他の
一実施形態の模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of still another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【図9】本発明に係る四重極質量分析装置のさらに他の
一実施形態の模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram of still another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【図10】本発明に係る四重極質量分析装置の電極配置
の一実施形態の模式図である。
FIG. 10 is a schematic view of an embodiment of an electrode arrangement of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【図11】本発明に係る四重極質量分析装置の電極配置
の他の一実施形態の模式図である。
FIG. 11 is a schematic view of another embodiment of the electrode arrangement of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【図12】本発明に係る四重極質量分析装置の電極配置
のさらに他の一実施形態の模式図である。
FIG. 12 is a schematic view of still another embodiment of the electrode arrangement of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【図13】本発明に係る四重極質量分析装置の電極配置
のさらに他の一実施形態の模式図である。
FIG. 13 is a schematic view of still another embodiment of the electrode arrangement of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【図14】本発明に係る四重極質量分析装置の電極配置
のさらに他の一実施形態の模式図である。
FIG. 14 is a schematic view of still another embodiment of the electrode arrangement of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【図15】本発明に係る四重極質量分析装置のさらに他
の一実施形態の模式図である。
FIG. 15 is a schematic view of still another embodiment of the quadrupole mass spectrometer according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…真空室、2…真空ポンプ、3、3−1〜5…キャピ
ラリー、4、4−1〜5…イオン源、5…イオン、6、
6−a〜f…四重極電極、7、7−a〜f…検出器、8
…電極板、9…電極板、10…電源、11…電線、1
2、…流路、13…オリフィス、14…ヒーター、15
…針電極、16、16−1〜5…細孔、17…膜、18
−1〜2…信号線、19…演算部、20…試料溶液、2
1…ホース、22…ケーブル、23…パソコン。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum chamber, 2 ... Vacuum pump, 3, 3-1-5 ... Capillary, 4, 4-1-5 ... Ion source, 5 ... Ion, 6,
6-a to f: quadrupole electrode, 7, 7-a to f: detector, 8
... Electrode plate, 9 ... Electrode plate, 10 ... Power supply, 11 ... Electric wire, 1
2, ... flow path, 13 ... orifice, 14 ... heater, 15
... needle electrode, 16, 16-1 to 5 ... pore, 17 ... membrane, 18
-1 to 2 ... signal line, 19 ... arithmetic unit, 20 ... sample solution, 2
1 ... hose, 22 ... cable, 23 ... personal computer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和氣 泉 埼玉県比企郡鳩山町赤沼2520番地 株式会 社日立製作所基礎研究所内 Fターム(参考) 5C038 EE01 EE02 EF03 EF04 JJ02 JJ06 JJ09  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Izumi Waki Inventor 2520 Akanuma, Hatoyama-cho, Hiki-gun, Saitama F-term in Hitachi, Ltd. Basic Research Laboratories 5C038 EE01 EE02 EF03 EF04 JJ02 JJ06 JJ09

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空室の壁面に大気中から当該真空室内
へ細液滴状もしくは気化状もしくはイオン状のいずれか
の試料を取り込む一個もしくは複数の細孔と、該真空室
内に、ほぼ並列に配置され且つ相対向するロッドを結線
して、特定の質量/電荷数のイオンを通過するように直
流電圧と高周波交流電圧とを重畳した正,負いずれかの
電圧が印加された複数の四重極電極と、該複数の四重極
電極と同数で、且つ該四重極電極と対応して同軸上に配
設した検出器とを、具備したことを特徴とする四重極質
量分析装置。
1. One or a plurality of fine holes for taking a sample in the form of a fine droplet, a vapor, or an ion from the atmosphere into the vacuum chamber on the wall surface of the vacuum chamber, and substantially parallel to the vacuum chamber. A plurality of quadruples to which a positive or negative voltage obtained by superimposing a DC voltage and a high-frequency AC voltage so as to pass ions of a specific mass / charge number by connecting arranged and opposed rods are applied. A quadrupole mass spectrometer comprising: a pole electrode; and a plurality of detectors arranged in the same number as the plurality of quadrupole electrodes and coaxially corresponding to the quadrupole electrodes.
【請求項2】 真空室の壁面に大気中から当該真空室内
へ細液滴状もしくは気化状もしくはイオン状のいずれか
の試料を取り込む膜と、該真空室内に、ほぼ並列に配置
され且つ相対向するロッドを結線して、特定の質量/電
荷数のイオンを通過するように直流電圧と高周波交流電
圧とを重畳した正,負いずれかの電圧が印加された複数
の四重極電極と、該複数の四重極電極と同数で、且つ該
四重極電極と対応して同軸上に配設した検出器とを、具
備したことを特徴とする四重極質量分析装置。
2. A film on a wall surface of a vacuum chamber for taking a sample in the form of a fine droplet, a vapor, or an ion from the atmosphere into the vacuum chamber, and a film arranged substantially in parallel and opposed to each other in the vacuum chamber. A plurality of quadrupole electrodes to which a positive or negative voltage is applied, in which a DC voltage and a high-frequency AC voltage are superimposed so as to pass ions of a specific mass / charge number, and A quadrupole mass spectrometer comprising: a plurality of quadrupole electrodes; and the number of detectors arranged coaxially in correspondence with the quadrupole electrodes.
【請求項3】 真空室の壁面に大気中から真空室内へ液
体もしくは気体試料を取り込みイオン化する一個または
複数のイオン源と、該真空室内に、ほぼ並列に配設され
且つ相対向するロッドを結線して、特定の質量/電荷数
のイオンを通過するように、直流電圧と高周波交流電圧
とを重畳した正,負いずれかの電圧が印加された複数の
四重極電極と、該複数の四重極電極と同数で且つ該四重
極電極と対向して同軸上に配設した検出器とを、具備し
たことを特徴とする四重極質量分析装置。
3. One or more ion sources for taking a liquid or gas sample from the atmosphere into the vacuum chamber and ionizing them on the wall surface of the vacuum chamber, and connecting rods disposed in parallel and facing each other in the vacuum chamber. And a plurality of quadrupole electrodes to which a positive or negative voltage obtained by superimposing a DC voltage and a high-frequency AC voltage is applied so as to pass ions of a specific mass / charge number, A detector arranged in the same number as the number of the quadrupole electrodes and coaxially opposed to the quadrupole electrodes.
【請求項4】 真空室の壁面に大気中から当該真空室内
へ液体もしくは気体試料を取り込みイオン化する一個ま
た複数のイオン源と、該真空室内に、ほぼ並列に配置さ
れ且つ相対向するロッドを結線して、特定の質量/電荷
数のイオンを通過するように、直流電圧と高周波交流電
圧とを重畳した正,負いずれかの電圧が印加された複数
の四重極電極と、該複数の四重極電極と同数で、且つ該
四重極電極と対向してその同軸上に設けた検出器と、一
端をそれぞれ該イオン源を介して該真空室内に先端部を
挿入し且つ他端をそれぞれの溶液試料に浸漬し、該両端
部の気圧差により当該溶液試料を吸引して該イオン源に
導入する複数のキャピラリーとを、具備したことを特徴
とする四重極質量分析装置。
4. Connecting one or more ion sources for taking a liquid or gas sample from the atmosphere into the vacuum chamber and ionizing the same on the wall surface of the vacuum chamber, and connecting rods arranged substantially in parallel and facing each other in the vacuum chamber. And a plurality of quadrupole electrodes to which a positive or negative voltage obtained by superimposing a DC voltage and a high-frequency AC voltage is applied so as to pass ions of a specific mass / charge number, The same number of quadrupole electrodes, and a detector provided on the same axis as the quadrupole electrode, and one end is inserted into the vacuum chamber through the ion source, and the other end is inserted into the vacuum chamber. And a plurality of capillaries which are immersed in the solution sample described above, aspirate the solution sample by the pressure difference between the both ends, and introduce the capillary into the ion source.
【請求項5】 請求項3または4記載のいずれかの四重
極質量分析装置において、大気と該真空室を接続する流
路と、該流路に真空室内面まで挿入されたキャピラリー
と、該キャピラリーの先端外径部と該流路の内径からな
る該真空室内の壁面に設けたオリフィスと、該流路を介
して大気中から真空室内に流入する空気流により当該キ
ャピラリー内の溶液試料を噴霧し且つイオン化するイオ
ン化手段とを、具備したことを特徴とする四重極質量分
析装置。
5. The quadrupole mass spectrometer according to claim 3, wherein a flow path connecting the atmosphere and the vacuum chamber, a capillary inserted into the flow path to the inside of the vacuum chamber, A solution sample in the capillary is sprayed by an orifice provided on a wall surface in the vacuum chamber including an outer diameter portion of a tip of a capillary and an inner diameter of the flow path, and an air flow flowing from the atmosphere into the vacuum chamber through the flow path. A quadrupole mass spectrometer, comprising: ionization means for performing ionization.
【請求項6】 請求項3または4記載のいずれかの四重
極質量分析装置において、前記イオン源に設けた加熱手
段と、該加熱手段で該キャピラリー内の溶液を気化させ
て該真空室内に導入する導入手段とを、具備したことを
特徴とする四重極質量分析装置。
6. The quadrupole mass spectrometer according to claim 3, wherein a heating unit provided in the ion source, and a solution in the capillary is vaporized by the heating unit to enter the vacuum chamber. A quadrupole mass spectrometer comprising: an introduction means for introducing.
【請求項7】 請求項5または6記載いずれかの四重極
質量分析装置において、該真空室内に針電極を設けるこ
とを特徴とする四重極質量分析装置。
7. The quadrupole mass spectrometer according to claim 5, wherein a needle electrode is provided in the vacuum chamber.
【請求項8】 請求項1ないし7記載いずれかの四重極
質量分析装置において、 該真空室に設けた複数の加速用電極板と、該複数の加速
電極板でイオンを加速し、該各四重極電極の軸方向に入
射させる入射手段とを、具備することを特徴とする四重
極質量分析装置。
8. The quadrupole mass spectrometer according to claim 1, wherein a plurality of accelerating electrode plates provided in said vacuum chamber and ions are accelerated by said plurality of accelerating electrode plates. A quadrupole mass spectrometer, comprising: an incidence means for causing incidence in the axial direction of the quadrupole electrode.
【請求項9】 請求項1から8記載のいずれかの四重極
質量分析装置において、 該四重極電極が特定する複数の質量/電荷数のイオンの
内、同一の質量/電荷数を検出する複数の検出器の検出
信号を加算する加算器と、該加算器の結果値を出力する
出力手段とを、具備することを特徴とする四重極質量分
析装置。
9. The quadrupole mass spectrometer according to claim 1, wherein the same mass / charge number is detected from a plurality of mass / charge number ions specified by the quadrupole electrode. A quadrupole mass spectrometer, comprising: an adder that adds detection signals of a plurality of detectors to be performed; and an output unit that outputs a result value of the adder.
【請求項10】 請求項9記載の四重極質量分析装置に
おいて、該加算器からの出力値を演算し、該各四重極電
極毎の質量/電荷数を出力する出力手段を、具備するこ
とを特徴とする四重極質量分析装置。
10. The quadrupole mass spectrometer according to claim 9, further comprising output means for calculating an output value from said adder and outputting a mass / charge number for each of said quadrupole electrodes. A quadrupole mass spectrometer.
【請求項11】 請求項9または10記載のいずれかの
四重極質量分析装置において、 該複数の四重極電極の特定の質量/電荷数を、特定物質
の複数の同位体の質量/電荷数に設定する設定手段を具
備することを特徴とする四重極質量分析装置。
11. The quadrupole mass spectrometer according to claim 9, wherein a specific mass / charge number of the plurality of quadrupole electrodes is determined by a mass / charge of a plurality of isotopes of a specific substance. A quadrupole mass spectrometer comprising a number setting unit.
【請求項12】 請求項1ないし11記載のいずれかの
四重極質量分析装置において、該四重極電極を小型化
し、低真空の真空室内で動作させることを特徴とする四
重極質量分析装置。
12. The quadrupole mass spectrometer according to claim 1, wherein said quadrupole electrode is miniaturized and operated in a low-vacuum vacuum chamber. apparatus.
【請求項13】 請求項1ないし12記載のいずれかの
四重極質量分析装置において、該真空室の一部を取外し
できるようにしたことを特徴とする四重極質量分析装
置。
13. The quadrupole mass spectrometer according to claim 1, wherein a part of the vacuum chamber can be removed.
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