JP2000321246A - Molecule identifying device and method and ion trap - Google Patents

Molecule identifying device and method and ion trap

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JP2000321246A
JP2000321246A JP11128590A JP12859099A JP2000321246A JP 2000321246 A JP2000321246 A JP 2000321246A JP 11128590 A JP11128590 A JP 11128590A JP 12859099 A JP12859099 A JP 12859099A JP 2000321246 A JP2000321246 A JP 2000321246A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molecule identifying device and method with high accuracy in determination and an ion trap. SOLUTION: This molecule identifying device is formed of a decomposer 6 or 8 for decomposing part of a plurality of molecules into fragments and an accelerator 9 for accelerating the molecules and fragments electrically. The spectra of the original molecules and fragmented atoms and molecules become data for highly accurately specifying and identifying the substance. It is especially important for the decomposer to be an ion trap. The combination of condensation and excitation provides an extremely important technique for identifying a minor component.

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、分子同定装置、分
子同定方法、及び、イオントラップに関し、特に、ダイ
オキシンのようにガス中に微量に含まれる化学物質を高
精度に検出することができるイオン飛行型の分子同定装
置、分子同定方法、及び、イオントラップに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molecular identification apparatus, a molecular identification method, and an ion trap, and more particularly, to an ion capable of detecting a trace amount of a chemical substance such as dioxin in a gas with high precision. The present invention relates to a flight-type molecule identification device, a molecule identification method, and an ion trap.

【0002】[0002]

【従来の技術】ダイオキシンは、微量であっても細胞に
とってはきわめて有害である。微量な化学物質の検出の
ための検出器として、共鳴多光子イオン化器と飛行時間
型質量分析器を直列に組み合わせた質量スペクトラムア
ナライザが知られている。そのような質量スペクトラム
アナライザは、図8に示されるように、試料ガス1をパ
ルスノズル2からにより真空チャンバ3に(超音速)自
由噴流として供給し、その自由噴流は断熱膨張により冷
却される。そのような冷却により、振動・回転準位が低
エネルギー側に偏って波長選択性が増大したガスは、レ
ーザー4のような共鳴多光子を効率よく吸収してそのイ
オン化効率が増大する。イオン化されたガス中の分子
は、加速電極5により加速され、質量に反比例する加速
度を与えられてフライトチューブ6内で飛行し、リフレ
クトロン7で反射して、検出器8に入射する。フライト
チューブ6の中での飛行時間を計測することによりその
分子又は原子である粒子の質量が計算により求められ、
検出器8の信号強度の比較から測定対象の化学物質の濃
度が明らかになる。
2. Description of the Related Art Dioxin is extremely harmful to cells even in minute amounts. As a detector for detecting a trace amount of a chemical substance, a mass spectrum analyzer in which a resonance multiphoton ionizer and a time-of-flight mass analyzer are combined in series is known. As shown in FIG. 8, such a mass spectrum analyzer supplies a sample gas 1 from a pulse nozzle 2 to a vacuum chamber 3 as a (supersonic) free jet, and the free jet is cooled by adiabatic expansion. Due to such cooling, a gas whose vibration / rotation level is biased toward the low energy side and whose wavelength selectivity is increased efficiently absorbs a resonant multiphoton such as the laser 4 to increase its ionization efficiency. The molecules in the ionized gas are accelerated by the accelerating electrode 5, are given an acceleration inversely proportional to the mass, fly in the flight tube 6, are reflected by the reflectron 7, and are incident on the detector 8. By measuring the time of flight in the flight tube 6, the mass of the molecule or atomic particle is obtained by calculation,
From the comparison of the signal intensity of the detector 8, the concentration of the chemical substance to be measured becomes clear.

【0003】このような質量スペクトラムアナライザ
は、微量物質の検出を行うことができる点で原理的にす
ぐれているが、下記する3つの問題点を持っている。第
1点は、導入される試料の温度が高い場合、試料ガスが
十分に冷却されずその波長選択性が低減することにあ
る。このような波長選択性の低減は、多種の分子を同時
にイオン化してしまい、目的分子の識別が困難である。
このような困難性は、ダイオキシンのような塩素数が高
い物質で特に顕著である。第2点は、目的分子Aと同じ
質量の分子が混在する場合、目的分子の計測が不可能に
なることにある。このようなことは、ダイオキシンのよ
うな超微量成分を計測する場合に特に顕著である。第3
点は、導入分子のイオン化のためにすぐれた性質を持つ
パルスレーザーによるイオン化を起点として飛行時間型
質量分析を行う時に、パルスレーザーの発振周波数に制
限が生じ、感度を高めることが困難である。
Such a mass spectrum analyzer is excellent in principle in that it can detect a trace substance, but has the following three problems. The first point is that when the temperature of the sample to be introduced is high, the sample gas is not sufficiently cooled and its wavelength selectivity is reduced. Such a decrease in wavelength selectivity simultaneously ionizes many types of molecules, making it difficult to identify target molecules.
Such difficulty is particularly remarkable in a substance having a high chlorine number such as dioxin. The second point is that when molecules having the same mass as the target molecule A are mixed, measurement of the target molecule becomes impossible. Such a phenomenon is particularly remarkable when measuring an ultra trace component such as dioxin. Third
The point is that when performing time-of-flight mass spectrometry starting from ionization with a pulse laser having excellent properties for ionizing introduced molecules, the oscillation frequency of the pulse laser is limited, and it is difficult to increase sensitivity.

【0004】このような公知の計測装置は、波長選択性
の低減によりイオン化が不適正に行われ、判定のために
重要であるパラメータが失われる。そのような重要なパ
ラメータを残存させて判定精度を高めることが望まれ
る。特に、質量が同じ化学物質が混在する場合にも、確
実な同定が可能であることが望まれ、更には、波長選択
性の低減があっても特定物質に関してイオン化が行われ
ることが望ましい。
[0004] In such a known measuring device, ionization is improperly performed due to a reduction in wavelength selectivity, and parameters important for determination are lost. It is desired that such important parameters remain to improve the determination accuracy. In particular, it is desirable that reliable identification be possible even when chemical substances having the same mass are mixed, and it is desirable that ionization be performed on a specific substance even if the wavelength selectivity is reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、判定
精度が高い分子同定装置、分子同定方法、及び、イオン
トラップを提供することにある。本発明の他の課題は、
等質量物質に関し判定が可能である分子同定装置、分子
同定方法、及び、イオントラップを提供することにあ
る。本発明の更に他の課題は、波長選択性の低減があっ
ても特定物質に関してイオン化が可能である分子同定装
置、分子同定方法、及び、イオントラップを提供するこ
とにある。本発明の更に他の課題は、高精度な判定のた
めに必要な情報を喪失させずに計測対象物質の分解が可
能である分子同定装置、分子同定方法、及び、イオント
ラップを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a molecular identification apparatus, a molecular identification method, and an ion trap with a high determination accuracy. Another subject of the present invention is:
An object of the present invention is to provide a molecule identification device, a molecule identification method, and an ion trap which can determine a substance having the same mass. Still another object of the present invention is to provide a molecular identification device, a molecular identification method, and an ion trap that can ionize a specific substance even if the wavelength selectivity is reduced. Still another object of the present invention is to provide a molecule identification device, a molecule identification method, and an ion trap that can decompose a substance to be measured without losing information necessary for high-precision determination. is there.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中の請求
項対応の技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号
等が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応
の技術的事項と実施の複数・形態のうちの少なくとも1
つの形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にして
いるが、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技
術的事項に限定されることを示すためのものではない。
Means for solving the problem are described as follows. The technical matters corresponding to the claims in the expression are appended with numbers, symbols, etc. in parentheses (). The number, the symbol, etc. are at least one of the technical matters corresponding to the claims and the plurality of embodiments.
Although the agreement / correspondence with the technical matters of the two forms is clarified, it is not intended to show that the technical matters corresponding to the claims are limited to the technical matters of the embodiment.

【0007】本発明による分子同定装置は、複数個のう
ちの一部の個数の分子を断片に分解するための分解器
(8)と、分子と断片を電気的に加速するための加速器
(9)とからなる。元の分子と断片の原子・分子のスペ
クトラムは、高精度にその物質の特定・同定のためのデ
ータになる。
[0007] The molecular identification apparatus according to the present invention comprises a decomposer (8) for decomposing a part of molecules of the plurality into fragments, and an accelerator (9) for electrically accelerating the molecules and fragments. ). The spectrum of atoms / molecules of the original molecule and fragment becomes data for specifying and identifying the substance with high accuracy.

【0008】更に、加速器(9)により加速された分子
と断片の複数・飛行時間(t(N))を検出するための
検出器と、分子と断片をイオン化するためのイオン化器
とからなり、イオン化器は分子を特定空間領域に濃縮す
るためのイオントラップ(6)であることが好ましい。
この場合、イオントラップ(6)は分解器(8)として
も兼用される。
[0008] The apparatus further comprises a detector for detecting a plurality of times of flight (t (N)) of molecules and fragments accelerated by the accelerator (9), and an ionizer for ionizing the molecules and fragments. The ionizer is preferably an ion trap (6) for concentrating molecules in a specific space region.
In this case, the ion trap (6) is also used as a decomposer (8).

【0009】更に、検出器により検出される分子と断片
の複数・個数を計測するための計測器(14)と、複数
・時間に対応する質量と複数・個数の対応を示す計測質
量スペクトラムを作成するための作成器(15)とを備
えることが好ましい。この場合、検出器は、計測器(1
4)に一致している。更に、分子と分子の断片の既知の
特定質量スペクトラムが予め記憶されている記憶器が用
いられていることが好ましい。更に、計測質量スペクト
ラムと特定質量スペクトラムを対比して分子を同定する
ための比較器(15)とからなることが好ましい。
Further, a measuring device (14) for measuring the number and the number of molecules and fragments detected by the detector and a measurement mass spectrum indicating the correspondence between the mass corresponding to the plurality and the time and the plurality and the number are prepared. And a creator (15) for performing the operation. In this case, the detector is a measuring device (1
4). Further, it is preferable to use a storage device in which a known specific mass spectrum of a molecule and a fragment of the molecule is stored in advance. Further, it is preferable that the apparatus further comprises a comparator (15) for identifying the molecule by comparing the measured mass spectrum with the specific mass spectrum.

【0010】更に、イオン化器(3又は4)に試料ガス
(2)を連続的に導入するための導入器(1)からな
る。更に、導入器(1)は、試料を噴射するためのノズ
ル(図示せず)と、ノズルを加熱するための加熱器(図
示せず)とを備えることが好ましい。ノズルの内面は分
子付着防止膜(図示せず)が形成されていることが好ま
しい。更に、イオン化器(3)に搬送ガスを導入するた
めの搬送ガス導入器(図示せず)と、搬送ガスに液体試
料を混入するための混入器(図示せず)とからなること
が実施上は好ましい。
Further, the ionizer (3 or 4) comprises an introducer (1) for continuously introducing the sample gas (2). Furthermore, it is preferable that the introducer (1) includes a nozzle (not shown) for jetting a sample and a heater (not shown) for heating the nozzle. It is preferable that a molecular adhesion preventing film (not shown) is formed on the inner surface of the nozzle. In addition, a carrier gas introducing device (not shown) for introducing a carrier gas into the ionizer (3) and a mixing device (not shown) for mixing a liquid sample into the carrier gas may be practical. Is preferred.

【0011】更に、イオン化器(3)に搬送ガスを導入
するための搬送ガス導入器と、固体試料を蒸発させるた
めの蒸発器(図示せず)とを備え、蒸発器により蒸発し
た試料が前記搬送ガスに混入されることが好ましい。
Further, the ionizer (3) is provided with a carrier gas introducing device for introducing a carrier gas and an evaporator (not shown) for evaporating a solid sample. Preferably, it is mixed with the carrier gas.

【0012】本発明による分子同定方法は、複数個のう
ちの一部の個数の分子をイオン化するためのステップ
と、複数個のうちの他の個数の分子を断片に分解して断
片をイオン化するための分解ステップと、分子と断片を
電気的に加速するためのステップとからなる。既述の作
用により分解能が桁はずれに向上し、複数・分子の同時
測定が可能である。
According to the method for identifying a molecule according to the present invention, a step of ionizing a part of the plurality of molecules and a step of decomposing the other number of molecules into fragments to ionize the fragments. And a step for electrically accelerating the molecules and fragments. By the above-described operation, the resolution is improved by an order of magnitude, and simultaneous measurement of a plurality of molecules is possible.

【0013】そのステップにより加速された分子と断片
の複数・飛行時間を検出するためのステップとからな
り、更に、分子を特定空間領域に濃縮するためのステッ
プからなる。この濃縮は、更に、分解能を向上させ、計
測時間を短縮させる。この計測時間の短縮と分解能の向
上は、微量ダイオキシンのリアルタイムの検出を可能と
し、時宜に適した利用技術を提供する。
The method comprises the steps of detecting a plurality of times of flight of molecules and fragments accelerated by the step, and further comprises the step of concentrating the molecules in a specific space region. This concentration further improves the resolution and reduces the measurement time. The shortening of the measurement time and the improvement of the resolution enable real-time detection of a trace amount of dioxin, and provide a timely use technology.

【0014】イオン化は連続的に行われることが、精度
向上のために好ましい。分子をイオン化するためのステ
ップでは、分子が共鳴多光子により連続的に励起される
ことは、きわめて重要である。分解するためのステップ
では、分子が共鳴多光子により連続的に励起され得る。
共鳴多光子であるレーザーは、モードが固定され高繰り
返しが可能であり超短パルスのレーザーであることが重
要であることは、既述の事項から既に明らかである。例
えば、超短パルスは、ピコ秒とフェトム秒の間にある。
レーザーは、複数回往復することも好ましい。複数回の
往復のために、対面ミラー(ファブリペロー共振ミラ
ー)が用いられる。
[0014] It is preferable that the ionization be performed continuously to improve the accuracy. In the step for ionizing the molecule, it is very important that the molecule is continuously excited by resonant multiphotons. In the step for decomposing, the molecules can be excited successively by resonant multiphotons.
It is already clear from the above-mentioned matter that a laser that is a resonant multiphoton has a fixed mode, is capable of high repetition, and is an ultrashort pulse laser. For example, an ultrashort pulse is between picoseconds and femtoseconds.
It is also preferred that the laser reciprocate a plurality of times. For multiple reciprocations, a facing mirror (Fabry-Perot resonance mirror) is used.

【0015】分子をイオン化するためのステップでは、
分子が電子流により連続的に励起されることも可能であ
る。この場合、電子ビームのエネルギーが繰り返し周波
数を持つことが好ましい。分子をイオン化するためのス
テップでは、分子がRF電界のもとで連続的に励起さ
れ、ガスの濃縮化が行われる。
In the step for ionizing the molecule,
It is also possible that the molecules are continuously excited by the electron flow. In this case, it is preferable that the energy of the electron beam has a repetition frequency. In the step for ionizing the molecules, the molecules are continuously excited under an RF electric field, resulting in gas enrichment.

【0016】本発明による分子同定方法は、複数・特定
分子の集団に濃縮するためのステップと、濃縮された特
定分子を分解するためのステップと、特定分子と特定分
子が分解された断片を電気的に加速し運動の法則から個
々の質量に対応する値を計測するためのステップとから
なる。濃縮は、きわめて重要なステップである。
[0016] The molecular identification method according to the present invention comprises the steps of enriching a plurality of specific molecules into a population, decomposing the enriched specific molecules, and electrically decomposing the specific molecules and the decomposed fragments. To measure values corresponding to individual masses from the law of motion. Concentration is a very important step.

【0017】複数・特定分子の集団に濃縮するためのス
テップと、濃縮された特定分子を分解するためのステッ
プと、特定分子と特定分子が分解された断片を電気的に
加速して運動の法則から個々の質量に対応する値を計測
するためのステップと、特定分子と断片の個数を計測す
るためのステップと、質量に対応する値と個数から形成
される計測質量スペクトラムを作成するためのステップ
とからなる。
A step for concentrating the plurality of specific molecules into a population, a step for decomposing the concentrated specific molecules, and a law of motion by electrically accelerating the specific molecules and the fragments obtained by decomposing the specific molecules. A step for measuring a value corresponding to each individual mass from, a step for measuring the number of specific molecules and fragments, and a step for creating a measured mass spectrum formed from the value and the number corresponding to the mass Consists of

【0018】更に、濃縮された特定分子は、質量が実質
的に同一である第1種分子と第2種分子を含み、第1種
分子に関する既知の質量スペクトラムSa(I)に未知
の濃度Caをかけた値はCaSa(I)で表され、第2
種分子に関する既知の質量スペクトラムSb(I)に未
知の濃度Cbを掛けた値はCbSb(I)で表され、こ
こで、Iは前記質量に対応する値を示し、その計測質量
スペクトラムはS(I)で表され、S(I)−(CaS
a(I)+CbSb(I))が最小になる濃度Caと前
記濃度Cbを決定するためのステップからなる。連立化
により、従来不可能であった分子の同定が可能である。
Further, the enriched specific molecule contains a first type molecule and a second type molecule whose masses are substantially the same, and an unknown concentration Ca in the known mass spectrum Sa (I) of the first type molecule. Is represented by CaSa (I), and the second
The value obtained by multiplying the known mass spectrum Sb (I) of the seed molecule by the unknown concentration Cb is expressed as CbSb (I), where I indicates a value corresponding to the mass, and the measured mass spectrum is S ( I) and represented by S (I)-(CaS
a (I) + CbSb (I)) and a step for determining the concentration Ca and the concentration Cb at which the concentration becomes minimum. Coupling allows identification of molecules that were previously impossible.

【0019】本発明によるイオントラップは、分子気体
が導入される容器(6)と、容器(6)中の分子気体に
RF電界を印加するためのRF電界発生器(24)とか
らなり、RF電界発生器(24)は、目的分子の質量に
対応する特定周波数の電界強度を他の周波数の強度より
も小さくするためのノッチをその特定周波数に付与する
ためのノッチ付与器(図示せず)を備え、その容器
(6)は、目的分子の一部を分解するためのエネルギー
・ビームがその容器(6)の中に入射する穴(22)を
有している。ノッチは複数であることが好ましい。エネ
ルギー・ビームはレーザーであることが特に好ましいこ
とは、既述の通りである。
The ion trap according to the present invention comprises a container (6) into which a molecular gas is introduced, and an RF electric field generator (24) for applying an RF electric field to the molecular gas in the container (6). The electric field generator (24) includes a notch imparting device (not shown) for imparting a notch to the specific frequency to make the electric field intensity at a specific frequency corresponding to the mass of the target molecule smaller than the intensity at other frequencies. The container (6) has a hole (22) through which an energy beam for decomposing a part of the molecule of interest enters the container (6). Preferably, there are a plurality of notches. As already mentioned, it is particularly preferred that the energy beam is a laser.

【0020】レーザーはパルスであることが特に好まし
い。レーザーが目的分子を選択的に分解する波長を有し
ていることは、付加的に好ましい。更に、目的分子のイ
オンを容器の中に導くためのイオンレンズ(図示せず)
からなる。
It is particularly preferred that the laser is pulsed. It is additionally preferred that the laser has a wavelength that selectively decomposes the molecule of interest. Further, an ion lens (not shown) for guiding ions of a target molecule into the container.
Consists of

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図に一致対応して、本発明による
分子同定装置の実施の形態は、試料導入ノズルが設けら
れている。その試料導入ノズル1は、自由噴流2を射出
することができるバルブノズル(図示せず)を備えてい
る。試料である自由噴流2は、真空チャンバ3に噴出す
る。自由噴流2は、真空チャンバ3内で膨張される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Corresponding to the drawings, the embodiment of the molecular identification apparatus according to the present invention is provided with a sample introduction nozzle. The sample introduction nozzle 1 includes a valve nozzle (not shown) that can eject the free jet 2. A free jet 2 as a sample is jetted into a vacuum chamber 3. Free jet 2 is expanded in vacuum chamber 3.

【0022】真空チャンバ3には、第1レーザー発振器
4が、固定されて設けられている。第1レーザー発振器
4が発射するレーザーは、イオン化用レーザーとして用
いられ、自由噴流2の流れに直交するように自由噴流2
に入射し、自由噴流2をイオン化する。自由噴流2に
は、ダイオキシンに属する化学物質が含まれている可能
性がある。真空チャンバ3の中は、真空ポンプ5により
真空化される。真空室内に、イオントラップ6が、固定
されて設けられている。
A first laser oscillator 4 is fixedly provided in the vacuum chamber 3. The laser emitted from the first laser oscillator 4 is used as an ionization laser, and the free jet 2 is orthogonal to the flow of the free jet 2.
To ionize the free jet 2. The free jet 2 may contain a chemical substance belonging to dioxin. The inside of the vacuum chamber 3 is evacuated by a vacuum pump 5. An ion trap 6 is fixedly provided in the vacuum chamber.

【0023】イオントラップ6は、これに両電極が設け
られ、連続的に周波数が可変である繰返周波数(電圧)
を発生させることができる。真空チャンバ3には、フラ
グメント(断片)発生用レーザー7を発生するための第
2レーザー発振器8が固定されて設けられている。第2
レーザー発振器8が発生するフラグメント発生用レーザ
ー7は、イオントラップ6の中でイオン化されているガ
スの多種・混合分子を更にイオン化して、ガス分子を断
片に分解することができる。
The ion trap 6 is provided with both electrodes and has a repetition frequency (voltage) whose frequency is continuously variable.
Can be generated. In the vacuum chamber 3, a second laser oscillator 8 for generating a fragment (laser) generating laser 7 is fixedly provided. Second
The fragment generation laser 7 generated by the laser oscillator 8 can further ionize the mixed and mixed molecules of the gas ionized in the ion trap 6 to decompose the gas molecules into fragments.

【0024】イオントラップ6の前方に、加速電極9が
固定されて設けられている。真空チャンバ3の前方に、
フライトチューブ11が配置されている。フライトチュ
ーブ11の中に、リフレクトロン12が配置されてい
る。リフレクトロン12は、分解能(後述する飛行時間
tを延伸して飛行時間差の分解能を高めるための時間的
顕微鏡的機能)を高めるために用いられている。フライ
トチューブ11の中で等速に飛行してリフレクトロン1
2に衝突したイオン化粒子である原子・分子は、同局反
発を受けて反射される。フライトチューブ11の中に、
イオン検出器14が設けられている。
An acceleration electrode 9 is fixedly provided in front of the ion trap 6. In front of the vacuum chamber 3,
The flight tube 11 is arranged. A reflectron 12 is arranged in the flight tube 11. The reflectron 12 is used to increase the resolution (temporal microscopic function for extending the time-of-flight t described later to increase the resolution of the time-of-flight difference). Flying at constant speed in flight tube 11 and reflectron 1
The atoms and molecules, which are the ionized particles that collided with 2, are reflected by the local repulsion. In the flight tube 11,
An ion detector 14 is provided.

【0025】イオン検出器14は、リフレクトロン12
で反射したイオンが衝突して電荷を受け取るイオン検出
器14が設けられている。イオン検出器14は、これに
1つのイオンが衝突する度に1つのパルスを発生するこ
とができる。信号処理装置15が、イオン検出器14に
接続している。信号処理装置15は、イオン検出器14
に衝突するイオンにより発生する電気パルスを検出し、
且つ、加速電極9の加速電圧の印加の時点からイオン検
出器14にイオンが衝突するまでのイオンの飛行時間を
検出することができる。
The ion detector 14 includes the reflectron 12
There is provided an ion detector 14 which receives the charge by collision of the ions reflected by the. The ion detector 14 can generate one pulse each time one ion strikes the ion detector. A signal processing device 15 is connected to the ion detector 14. The signal processing device 15 includes the ion detector 14
Detects electrical pulses generated by ions that collide with
In addition, it is possible to detect the flight time of the ions from when the acceleration voltage is applied to the acceleration electrode 9 until the ions collide with the ion detector 14.

【0026】イオン検出器14は、イオンが同時にイオ
ン検出器14に衝突した場合には、その複数・パルスを
積算した電圧を発する。又は、信号処理装置15は、複
数粒子の衝突時間を高精度に検出することができ、概ね
同時に衝突する複数・粒子の時間を分解して全パルスを
分解することができる分解能を有している。
When ions collide with the ion detector 14 at the same time, the ion detector 14 generates a voltage obtained by integrating the plurality of pulses. Alternatively, the signal processing device 15 has a resolution capable of detecting the collision time of a plurality of particles with high accuracy and resolving the time of the plurality of particles colliding substantially simultaneously to resolve all the pulses. .

【0027】自由噴流2の内の一部は、第1レーザー発
振器4によりイオン化されて、好ましくはイオントラッ
プ6の直前に配置されるイオンレンズにより集束されて
イオントラップ6に入射する。第1レーザー発振器4に
よりイオン化された原子・分子は、その大半がもとの分
子・原子の状態を維持している。イオントラップ6に入
射した原子・分子は、RF電界を受ける。
A part of the free jet 2 is ionized by the first laser oscillator 4, and is preferably focused by an ion lens disposed immediately before the ion trap 6 and enters the ion trap 6. Most of the atoms and molecules ionized by the first laser oscillator 4 maintain the original state of the molecules and atoms. The atoms and molecules that have entered the ion trap 6 receive an RF electric field.

【0028】ある特定周波数の電界を受けた原子・分子
は、その電界周波数に共鳴して、その浮遊位置が高精度
に固定される。その位置固定は、その電界周波数、その
原子・分子の質量により決定される。その質量数に一致
しない質量数を持つ他の原子・分子は、イオントラップ
6から跳出し、特定の質量数を持つ原子・分子がイオン
トラップ6の中で高濃度に濃縮される。
An atom / molecule that has received an electric field of a specific frequency resonates with the electric field frequency, and its floating position is fixed with high precision. The position fixation is determined by the electric field frequency and the mass of the atom / molecule. Other atoms and molecules having a mass number that does not match the mass number jump out of the ion trap 6, and atoms and molecules having a specific mass number are concentrated at a high concentration in the ion trap 6.

【0029】特定の質量数を持つ粒子は、そのイオンの
崩壊までの平均イオン寿命(数秒間)よりも短い時間の
間で、フラグメント発生用レーザー7により更にイオン
化エネルギーを受ける。共鳴多光子であるフラグメント
発生用レーザー7は、無数の波の集合である1光子とし
て機能する。その1光子に電磁的に接触する多くの分子
は、それぞれに、より小さい分子、原子に分解される。
入射分子がレーザーのエネルギーの1光子分、2光子
(2重波)分、n光子分により分解して生じる断片の分
布のパターンは、元の分子の特性を十分に反映する。そ
のような反映のために、イオントラップ6にイオンを捕
獲することができる時間(数秒以内)よりも短い時間内
でフラグメント発生用レーザー7の照射による分解を行
うことが、質量スペクトラムの精度を高くする点で好ま
しい。
Particles having a specific mass number are further subjected to ionization energy by the fragment generation laser 7 for a time shorter than the average ion life (several seconds) until the decay of the ion. The fragment generation laser 7, which is a resonant multiphoton, functions as one photon, which is a collection of countless waves. Many molecules that make electromagnetic contact with the one photon are each broken down into smaller molecules and atoms.
The distribution pattern of fragments generated when an incident molecule is decomposed by one photon, two photons (double waves), and n photons of the laser energy sufficiently reflects the characteristics of the original molecule. For such reflection, decomposition by irradiation with the fragment generation laser 7 within a time shorter than the time (within several seconds) during which ions can be captured by the ion trap 6 increases the accuracy of the mass spectrum. Is preferred.

【0030】特定イオンがイオントラップ6中に濃縮さ
れて捕獲され最も濃度が高くなった頃合いに、フラグメ
ント発生用レーザー7が照射される。このようなタイミ
ングによる照射は、分解された原子・分子の質量スペク
トラムの精度を最も高くしている。その直後に、加速電
極9に適正な正電圧が印加される。その印加電圧によ
り、原子・分子が一斉に加速されリフレクトロン12に
向かって瞬時に加速され、概ね等速度でリフレクトロン
12に向かい、リフレクトロン12で反射されて、イオ
ン検出器14に向かう。加速電極9の電圧印加時とイオ
ン検出器14への衝突時との間の時間tは、個々の原子
・分子の質量数(N)に対応している。即ち、t=t
(N)。これが、質量スペクトラムである。
When the specific ions are concentrated and captured in the ion trap 6 and have the highest concentration, the fragment generating laser 7 is irradiated. Irradiation at such timing maximizes the accuracy of the mass spectrum of the decomposed atoms and molecules. Immediately thereafter, an appropriate positive voltage is applied to the acceleration electrode 9. Due to the applied voltage, the atoms and molecules are accelerated all at once and are instantaneously accelerated toward the reflectron 12, travel toward the reflectron 12 at a substantially constant speed, are reflected by the reflectron 12, and travel toward the ion detector 14. The time t between the application of the voltage of the acceleration electrode 9 and the collision with the ion detector 14 corresponds to the mass number (N) of each atom / molecule. That is, t = t
(N). This is the mass spectrum.

【0031】図2は、イオントラップ6の詳細を示して
いる。イオントラップ6の本体は、楕円体状の容器21
である。容器21は2分割され、一方と他方とで2極性
電極を形成し、その2極にRF電界発生器24によりR
F電界が印加される。その楕円体の中心短軸方向に対向
して両電極に小さい穴22,23が開けられている。一
方の穴22からイオン流が入射し、イオントラップ6の
中で分解した断片が穴23から射出する。ある特定され
た質量のイオンは、その質量に対応する電圧周波数によ
りイオントラップ6の概ねの中心領域に集合し、他の質
量のイオンは、両穴22,23から射出し、又は、その
中心領域から跳ね飛ばされる。特定の質量のイオンがそ
の中心領域に高濃度で集合する。
FIG. 2 shows the details of the ion trap 6. The main body of the ion trap 6 is an elliptical container 21.
It is. The container 21 is divided into two parts, one and the other of which form a bipolar electrode.
An F electric field is applied. Small holes 22 and 23 are formed in both electrodes facing the center of the ellipsoid in the short axis direction. An ion stream enters from one of the holes 22, and fragments decomposed in the ion trap 6 exit from the hole 23. An ion of a certain mass gathers at the approximate center region of the ion trap 6 at a voltage frequency corresponding to the mass, and ions of another mass exit from both holes 22 and 23 or are collected at the center region. Is bounced off. Ions of a particular mass collect in high concentrations in its central region.

【0032】穴22から侵入して分解されていないイオ
ンは、数秒間は、そのイオンのままであるが、フラグメ
ント発生用レーザー7の照射により、特有な質量スペク
トラムを持つ断片イオン群に分解される。元のイオンが
そのイオン形態を維持している状態で、フラグメント発
生用レーザー7が照射されるので、元のイオンを含む、
その元のイオンが分解された断片の群が生じた頃合い
(2〜3秒内に)に、フラグメント発生用レーザー7が
照射される。
The ions which have entered the hole 22 and have not been decomposed remain as such for a few seconds, but are decomposed into a group of fragment ions having a unique mass spectrum by irradiation of the fragment generation laser 7. . Since the fragment generation laser 7 is irradiated in a state where the original ions maintain their ion form, the original ions include the original ions.
At the same time (within 2 to 3 seconds) when a group of fragments in which the original ions have been decomposed is generated, the fragment generation laser 7 is irradiated.

【0033】図3は、ある特定のイオンAについての質
量スペクトルを示している。図で、その横軸は質量数に
相当する飛行時間を示し、その縦軸は分子・原子の個数
を示している。イオンAは、イオントラップ6に侵入し
た状態で、既に3つの断片に分解している。このような
3つの断片からなるイオンを元のイオンの状態という。
イオントラップ6の中でフラグメント発生用レーザー7
の照射を受けたイオンAはその断片の1つが更に2つの
断片に分解される。
FIG. 3 shows a mass spectrum for a specific ion A. In the figure, the horizontal axis shows the flight time corresponding to the mass number, and the vertical axis shows the number of molecules and atoms. The ions A have already been decomposed into three fragments while entering the ion trap 6. An ion composed of such three fragments is called an original ion state.
Laser 7 for fragment generation in ion trap 6
Of the ion A which has been subjected to the irradiation, one of its fragments is further decomposed into two fragments.

【0034】4つの断片(1つはその分子のイオンであ
り分解されていない)は、等電圧の加速電極9により瞬
時的に加速され、それぞれに、t(N)がイオン検出器
14により計測され、信号処理装置15により信号処理
を受ける。イオン検出器14が個々の断片について計測
する信号強度は、イオン検出器14に衝突する個々(i
で表す)の断片の個数nに対応している。次式で示され
る質量スペクトラムが得られる。
The four fragments (one of which is an ion of the molecule and not decomposed) are instantaneously accelerated by the accelerating electrode 9 having the same voltage, and t (N) is measured by the ion detector 14 for each. The signal is then processed by the signal processing device 15. The signal intensity that the ion detector 14 measures for each fragment is determined by the individual (i
Corresponding to the number n of fragments. The mass spectrum represented by the following equation is obtained.

【0035】ni=ti(Ni). ここで、iは1〜4である。図3のグラフ中、元のイオ
ン状態は、3つのピーク値を持つが、断片に崩壊した後
は、4つのピーク値を持っている。このような分解前と
分解後の2形態の質量スペクトラムは、それらが対応し
ていて、元の分子に特有である。既知物質Aについて同
じ装置により質量スペクトラムが高精度に前もって得ら
れている。既知スペクトラムは、前もって、信号処理装
置15又は信号処理装置15に接続するコンピュータに
登録されている。
Ni = ti (Ni). Here, i is 1 to 4. In the graph of FIG. 3, the original ion state has three peak values, but after decomposing into fragments, has four peak values. Such two forms of mass spectrum, before and after decomposition, correspond to each other and are unique to the original molecule. For the known substance A, a mass spectrum has been obtained in advance with high precision by the same apparatus. The known spectrum is registered in the signal processing device 15 or a computer connected to the signal processing device 15 in advance.

【0036】図4は、ある他の特定のイオンBについて
の質量スペクトルを示している。イオンBは、イオント
ラップ6に侵入した状態で、全く分解されずそのままの
イオンの状態を維持している。イオントラップ6の中で
フラグメント発生用レーザー7の照射を受けたイオンB
は4つの断片に分解される。4つの断片は、等電圧の加
速電極9により瞬時的に加速され、それぞれに、t
(N)がイオン検出器14により計測される。
FIG. 4 shows a mass spectrum of another specific ion B. The ions B are not decomposed at all and remain in the state of the ions as they enter the ion trap 6. Ions B irradiated by the fragment generation laser 7 in the ion trap 6
Is broken down into four fragments. The four fragments are instantaneously accelerated by the equal-voltage accelerating electrode 9 and each has t
(N) is measured by the ion detector 14.

【0037】ni=ti(Ni). ここで、図3と同様に、iは1〜4である。図4のグラ
フ中、元のイオン状態は、1つのピーク値を持つが、断
片に崩壊した後は、4つのピーク値を持っている。この
ような分解前と分解後の2形態の質量スペクトラムは、
それらが対応して、元の分子に特有である。既知物質B
について同じ装置により質量スペクトラムが高精度に前
もって得られている。既知スペクトラムは、前もって、
信号処理装置15又は信号処理装置15に接続するコン
ピュータに登録されている。
Ni = ti (Ni). Here, i is 1 to 4 as in FIG. In the graph of FIG. 4, the original ion state has one peak value, but after decomposing into fragments, has four peak values. The two forms of mass spectrum before and after decomposition are as follows:
They are correspondingly unique to the original molecule. Known substance B
The mass spectrum was previously obtained with high accuracy by the same apparatus. The known spectrum is
It is registered in the signal processing device 15 or a computer connected to the signal processing device 15.

【0038】既知物質Aと他の既知物質Bとの質量が同
じか、近似している場合(実質的に同じ場合)は、イオ
ントラップ6の中で、どちらの物質も濃縮され、更に、
両物質の崩壊後の質量スペクトラムが近似している場合
には、両質量スペクトラムが当該装置の分解能の範囲を
越える場合には、両物質が何であるかの特定・同定が不
可能・困難になる。
When the masses of the known substance A and the other known substance B are the same or similar (substantially the same), both substances are concentrated in the ion trap 6, and
If the mass spectra of both substances after decay are similar, if both mass spectra exceed the range of the resolution of the device, it becomes impossible or difficult to identify and identify both substances. .

【0039】イオンAの質量スペクトラムをn1(t
1)で表す。イオンBの質量スペクトラムをn2(t
2)で表す。信号処理装置15が処理するイオン濃度
は、イオンAについてC1、イオンBについてC2で表
されている。質量数が実質的に同じであるイオンAとイ
オンBの混合ガスの質量スペクトラムをnで表す。図5
は、物質Aと物質Bとが混合している場合の質量スペク
トラムを示している。信号強度の誤差が次式で表され
る。
The mass spectrum of the ion A is represented by n1 (t
1). Let the mass spectrum of ion B be n2 (t
2). The ion concentrations processed by the signal processing device 15 are represented by C1 for ions A and C2 for ions B. The mass spectrum of a mixed gas of ions A and B having substantially the same mass number is represented by n. FIG.
Shows the mass spectrum when the substance A and the substance B are mixed. The error of the signal strength is expressed by the following equation.

【0040】Δn=n−(C1・n1(t1)+C2・
n2(t2)). この値Δnが最小になるように連立式の計算により求め
られるC1とC2は、イオンAとイオンBの濃度に該当
する。このような計算により求める濃度は、元のイオン
A,Bのスペクトラムが計算の過程で含まれているか
ら、より高精度に求められることになる。逆に言えば、
従来は、元のイオンについてしか質量スペクトラム(図
5の右側の3つのピーク値)が得られないから、物質A
と物質Bの区別がつかず、更には、混合ガスであるの
か、単一のガスであるのかの区別も得られない。
Δn = n− (C1 · n1 (t1) + C2 ·
n2 (t2)). C1 and C2 obtained by simultaneous equation calculation so as to minimize this value Δn correspond to the concentrations of ions A and B. The concentration determined by such calculation is determined with higher accuracy because the spectra of the original ions A and B are included in the calculation process. Conversely,
Conventionally, a mass spectrum (three peak values on the right side of FIG. 5) can be obtained only for the original ion.
And substance B cannot be distinguished, and furthermore, it cannot be determined whether the gas is a mixed gas or a single gas.

【0041】本発明によれば、図5に示すように分解前
の質量スペクトラムS2と分解後の質量スペクトラムS
1が得られ、両スペクトラムを係数として含む連立1次
方程式から、両物質を特定し、且つ、その混合比率も明
らかになる。
According to the present invention, as shown in FIG. 5, the mass spectrum S2 before the decomposition and the mass spectrum S
1 is obtained, and from the simultaneous linear equations containing both spectra as coefficients, both substances are specified and the mixing ratio thereof is also clarified.

【0042】このような連立化による精度の向上は、濃
縮過程と選択吸収性によるイオン分解化が貢献してい
る。濃縮過程の最良の実施の形態はイオントラップであ
り、選択吸収性の最良の実施の形態はレーザーである
が、イオントラップに代えて多段式リフレクタを用いる
ことができ、又、レーザーに代えてエネルギーが特定化
された電子ビーム、一定エネルギーを供給するプラズマ
化装置を用いることができる。
The improvement of the accuracy by the simultaneous formation contributes to the ionization by the concentration process and the selective absorption. The best embodiment of the enrichment process is an ion trap, the best embodiment of selective absorption is a laser, but a multi-stage reflector can be used instead of an ion trap, and energy is used instead of a laser. An electron beam having a specified energy and a plasma-forming apparatus for supplying constant energy can be used.

【0043】濃縮ガス中を通過する光子1個は、膨大な
数の波の合成であり、その1光子が通過する間にその通
過近辺の多くの分子が特有のパターンの断片に分解する
点で、レーザー(多光子共鳴ビーム)は最良の手段であ
る。レーザーのパルス幅は短いことが更に好ましい。パ
ルス幅は、最新の技術では、ピコ秒からフェムト秒が可
能である。濃縮されたガスにレーザーが瞬時に通過し、
更に、数回のレーザーパルスによりきわめて短い時間中
に等しい量子力学的準位のガスが励起されるため、高精
度のパターンの断片に分解される。計測は実質的に連続
化され、統計的に更に高精度化が達成される。
One photon passing through the enriched gas is the synthesis of an enormous number of waves, with many molecules near the passage decomposing into fragments of a unique pattern while the one photon passes. , Lasers (multiphoton resonance beams) are the best means. More preferably, the pulse width of the laser is short. Pulse widths can be from picoseconds to femtoseconds with the latest technology. The laser passes through the concentrated gas instantaneously,
In addition, several laser pulses excite a gas of the same quantum mechanical level in a very short time, so that it is broken down into highly precise pattern fragments. The measurement is substantially continuous, and statistically higher accuracy is achieved.

【0044】図6は、モノクロロベンゼンについての実
測結果を示している。質量スペクトラムの右端のピーク
値は、モノクロロベンゼンのn(=t(N))を示して
いる。他の複数のピーク値からなるスペクトラムは、モ
ノクロロベンゼンが分解して生成した、炭素、塩素、水
素、窒素の原子、これら原子からできている分子断片の
質量スペクトラムである。
FIG. 6 shows the measurement results for monochlorobenzene. The peak value at the right end of the mass spectrum indicates n (= t (N)) of monochlorobenzene. The spectrum composed of the other peak values is the mass spectrum of carbon, chlorine, hydrogen, and nitrogen atoms, and the molecular fragments made of these atoms, generated by the decomposition of monochlorobenzene.

【0045】図7は、DCDD(ジクロロベンゾダイオ
キシン)についての実測結果を示している。質量スペク
トラムの図中に矢で示すピーク値は、モノクロロベンゼ
ンのn(=t(N))を示している。他の複数のピーク
値からなるスペクトラムS3は、モノクロロベンゼンが
分解して生成した原子・分子の断片の質量スペクトラム
である。
FIG. 7 shows the measurement results of DCDD (dichlorobenzodioxin). The peak value indicated by an arrow in the figure of the mass spectrum indicates n (= t (N)) of monochlorobenzene. A spectrum S3 including a plurality of other peak values is a mass spectrum of an atom / molecule fragment generated by decomposition of monochlorobenzene.

【0046】濃縮されたガスをイオン化するためにレー
ザーを用いる場合、そのレーザーの繰り返し周波数に制
限がなく、感度が向上する。濃縮を行うことにより、導
入試料のイオン化を連続化することができ、この点で
も、感度が向上する。従来は、1計測当たり1個の分子
の計測しかできなかったが、本発明によれば、複数分子
の同時計測が可能であり、計測時間の短縮が可能であ
る。
When a laser is used to ionize the concentrated gas, the repetition frequency of the laser is not limited, and the sensitivity is improved. By performing the concentration, the ionization of the introduced sample can be made continuous, and in this respect, the sensitivity is improved. Conventionally, only one molecule can be measured per measurement, but according to the present invention, simultaneous measurement of a plurality of molecules is possible, and the measurement time can be reduced.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明による分子同定装置、分子同定方
法、及び、イオントラップは、濃縮により、分解能が桁
はずれに高くなる。特に、微量物質の同定が高精度に可
能である。濃縮ガスのイオン化のためにレーザーを用い
ることが、微量物質の同定の精度を桁はずれに高くす
る。
The resolution of the molecular identification device, the molecular identification method and the ion trap according to the present invention is increased by an order of magnitude by concentration. In particular, it is possible to identify a trace substance with high accuracy. The use of lasers for the ionization of enriched gases increases the accuracy of trace substance identification by orders of magnitude.

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

【図1】図1は、本発明による分子同定装置の実施の形
態を示す回路ブロック付き断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view with a circuit block showing an embodiment of a molecular identification device according to the present invention.

【図2】図2は、イオントラップの実施の形態を示す断
面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of an ion trap.

【図3】図3は、特定試料に関する質量スペクトラムで
ある。
FIG. 3 is a mass spectrum for a specific sample.

【図4】図4は、特定試料に関する質量スペクトラムで
ある。
FIG. 4 is a mass spectrum for a specific sample.

【図5】図5は、混合ガスに関する質量スペクトラムで
ある。
FIG. 5 is a mass spectrum for a mixed gas.

【図6】図6は、実測結果を示す質量スペクトラムであ
る。
FIG. 6 is a mass spectrum showing a measurement result.

【図7】図7は、他の実測結果を示す質量スペクトラム
である。
FIG. 7 is a mass spectrum showing another measurement result.

【図8】図8は、公知の質量スペクトラム・アナラーザ
を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a known mass spectrum analyzer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…導入器(試料導入ノズル) 2…試料ガス(分子流) 3…イオン化器(真空チャンバ) 6…イオントラップ(濃縮器、容器) 8…分解器(第2レーザー発振器) 9…加速器(加速電極) 14…計測器(イオン検出器) 15…作成器(信号処理装置、比較器を含む) 22…穴 24…RF電界発生器 t(N)…飛行時間(質量スペクトラム) Sa(I)、t1(n1)…質量スペクトラム Ca,Cb…濃度 Sb(I)…質量スペクトラム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Introducer (sample introduction nozzle) 2 ... Sample gas (molecular flow) 3 ... Ionizer (vacuum chamber) 6 ... Ion trap (concentrator, container) 8 ... Decomposer (2nd laser oscillator) 9 ... Accelerator (acceleration) Electrode) 14 ... Measuring instrument (ion detector) 15 ... Creater (including signal processing device and comparator) 22 ... Hole 24 ... RF electric field generator t (N) ... Flight time (mass spectrum) Sa (I), t1 (n1): mass spectrum Ca, Cb: concentration Sb (I): mass spectrum

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数個のうちの一部の個数の分子を断片に
分解するための分解器と、 前記分子と前記断片を電気的に加速するための加速器と
からなる分子同定装置。
1. A molecule identification apparatus comprising: a decomposer for decomposing a part of molecules of a plurality into fragments; and an accelerator for electrically accelerating the molecules and the fragments.
【請求項2】請求項1において、更に、 前記加速器により加速された前記分子と前記断片の複数
・飛行時間を検出するための検出器と、 前記分子と前記断片をイオン化するためのイオン化器と
からなり、 前記イオン化器は前記分子を特定空間領域に濃縮するた
めのイオントラップであることを特徴とする分子同定装
置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising: a detector for detecting a plurality of flight times of the molecule and the fragment accelerated by the accelerator; and an ionizer for ionizing the molecule and the fragment. Wherein the ionizer is an ion trap for concentrating the molecule in a specific space region.
【請求項3】請求項2において、 前記イオントラップは前記分解器として兼用されること
を特徴とする分子同定装置。
3. The molecular identification device according to claim 2, wherein the ion trap is also used as the decomposer.
【請求項4】請求項2において、更に、 前記検出器により検出される前記分子と前記断片の複数
・個数を計測するための計測器と、 前記複数・時間に対応する質量と前記複数・個数の対応
を示す計測質量スペクトラムを作成するための作成器と
を備えることを特徴とする分子同定装置。
4. The apparatus according to claim 2, further comprising: a measuring instrument for measuring a plurality and a number of the molecules and the fragments detected by the detector; a mass corresponding to the plurality and the time; and the plurality and the number. And a creator for creating a measured mass spectrum indicating the correspondence between the two.
【請求項5】請求項4において、更に、 前記分子と前記分子の断片の既知の特定質量スペクトラ
ムが予め記憶されている記憶器からなることを特徴とす
る分子同定装置。
5. The molecular identification apparatus according to claim 4, further comprising a storage device in which a known specific mass spectrum of the molecule and a fragment of the molecule is stored in advance.
【請求項6】請求項4において、更に、 前記計測質量スペクトラムと前記特定質量スペクトラム
を対比して前記分子を同定するための比較器とからなる
ことを特徴とする分子同定装置。
6. The molecule identification apparatus according to claim 4, further comprising a comparator for comparing the measured mass spectrum with the specific mass spectrum to identify the molecule.
【請求項7】請求項2において、更に、 前記イオン化器に試料ガスを連続的に導入するための導
入器からなることを特徴とする分子同定装置。
7. The molecular identification apparatus according to claim 2, further comprising an introducer for continuously introducing a sample gas into said ionizer.
【請求項8】請求項7において、更に、 前記導入器は、 前記試料を噴射するためのノズルと、 前記ノズルを加熱するための加熱器とを備えることを特
徴とする分子同定装置。
8. The molecular identification apparatus according to claim 7, further comprising a nozzle for injecting the sample, and a heater for heating the nozzle.
【請求項9】請求項8において、 前記ノズルの内面は分子付着防止膜が形成されているこ
とを特徴とする分子同定装置。
9. The molecular identification device according to claim 8, wherein a molecular adhesion preventing film is formed on an inner surface of the nozzle.
【請求項10】請求項2において、更に、 前記イオン化器に搬送ガスを導入するための搬送ガス導
入器と、 前記搬送ガスに液体試料を混入するための混入器とから
なることを特徴とする分子同定装置。
10. The apparatus according to claim 2, further comprising a carrier gas introducing device for introducing a carrier gas into said ionizer, and a mixing device for mixing a liquid sample into said carrier gas. Molecular identification device.
【請求項11】請求項2において、更に、 前記イオン化器に搬送ガスを導入するための搬送ガス導
入器と、 固体試料を蒸発させるための蒸発器とを備え、 前記蒸発器により蒸発した試料が前記搬送ガスに混入さ
れることを特徴とする分子同定装置。
11. The apparatus according to claim 2, further comprising: a carrier gas introducer for introducing a carrier gas into the ionizer; and an evaporator for evaporating a solid sample, wherein the sample evaporated by the evaporator is provided. A molecule identification device mixed with the carrier gas.
【請求項12】複数個のうちの一部の個数の分子をイオ
ン化するためのステップと、 前記複数個のうちの他の個数の分子を断片に分解して前
記断片をイオン化するための分解ステップと、 前記分子と前記断片を電気的に加速するためのステップ
と、 前記ステップにより加速された前記分子と前記断片の複
数・飛行時間を検出するためのステップとからなる分子
同定方法。
12. A step of ionizing some of the plurality of molecules, and a step of decomposing the other number of molecules of the plurality into fragments to ionize the fragments. A molecule identification method comprising: electrically accelerating the molecule and the fragment; and detecting a plurality of times of flight of the molecule and the fragment accelerated by the step.
【請求項13】請求項12において、更に、 前記分子を特定空間領域に濃縮するためのステップから
なることを特徴とする分子同定方法。
13. The method according to claim 12, further comprising the step of enriching said molecule in a specific space region.
【請求項14】請求項13において、 前記イオン化は連続的に行われることを特徴とする分子
同定方法。
14. The molecular identification method according to claim 13, wherein the ionization is performed continuously.
【請求項15】請求項12において、 前記分子をイオン化するためのステップでは、前記分子
が共鳴多光子により連続的に励起されることを特徴とす
る分子同定方法。
15. The molecular identification method according to claim 12, wherein in the step of ionizing the molecule, the molecule is continuously excited by resonant multiphotons.
【請求項16】請求項12において、 前記分解するためのステップでは、前記分子が共鳴多光
子により連続的に励起されることを特徴とする分子同定
方法。
16. The molecular identification method according to claim 12, wherein in the step of decomposing, the molecules are continuously excited by resonant multiphotons.
【請求項17】請求項15又は16において、 前記共鳴多光子であるレーザーは、モードが固定され高
繰り返しが可能であり超短パルスのレーザーであること
を特徴とする分子同定方法。
17. The molecular identification method according to claim 15, wherein the laser that is the resonant multiphoton is a laser having a fixed mode, capable of high repetition, and an ultrashort pulse.
【請求項18】請求項17において、 前記超短パルスは、ピコ秒とフェトム秒の間にあること
を特徴とする分子同定方法。
18. The molecular identification method according to claim 17, wherein the ultrashort pulse is between picoseconds and femtoseconds.
【請求項19】請求項17において、 前記レーザーは、複数回往復することを特徴とする分子
同定方法。
19. The molecular identification method according to claim 17, wherein the laser reciprocates a plurality of times.
【請求項20】請求項12において、 前記分子をイオン化するためのステップでは、前記分子
が電子流により連続的に励起されることを特徴とする分
子同定方法。
20. The molecular identification method according to claim 12, wherein in the step of ionizing the molecule, the molecule is continuously excited by an electron flow.
【請求項21】請求項12において、 前記分子をイオン化するためのステップでは、前記分子
がRF電界のもとで連続的に励起されることを特徴とす
る分子同定方法。
21. The molecular identification method according to claim 12, wherein in the step of ionizing the molecule, the molecule is continuously excited under an RF electric field.
【請求項22】複数・特定分子の集団に濃縮するための
ステップと、 濃縮された前記特定分子を分解するためのステップと、 前記特定分子と前記特定分子が分解された断片を電気的
に加速し運動の法則から個々の質量に対応する値を計測
するためのステップとからなる分子同定方法。
22. A step for concentrating the plurality of specific molecules into a population, a step for decomposing the concentrated specific molecules, and electrically accelerating the specific molecules and fragments in which the specific molecules are decomposed. Measuring a value corresponding to each mass from the law of motion.
【請求項23】複数・特定分子の集団に濃縮するための
ステップと、 濃縮された前記特定分子を分解するためのステップと、 前記特定分子と前記特定分子が分解された断片を電気的
に加速して運動の法則から個々の質量に対応する値を計
測するためのステップと、 前記特定分子と前記断片の個数を計測するためのステッ
プと、 前記質量に対応する値と前記個数から形成される計測質
量スペクトラムを作成するためのステップとからなる分
子同定方法。
23. A step of concentrating the plurality of specific molecules into a population, a step of decomposing the concentrated specific molecules, and electrically accelerating the specific molecules and the fragments in which the specific molecules are decomposed. Measuring the values corresponding to individual masses from the law of motion, measuring the number of the specific molecules and the fragments, and forming from the value corresponding to the mass and the number. A step for creating a measured mass spectrum.
【請求項24】請求項23において、更に、 濃縮された前記特定分子は、質量が実質的に同一である
第1種分子と第2種分子を含み、 前記第1種分子に関する既知の質量スペクトラムSa
(I)に未知の濃度Caをかけた値はCaSa(I)で
表され、前記第2種分子に関する既知の質量スペクトラ
ムSb(I)に未知の濃度Cbを掛けた値はCbSb
(I)で表され、ここで、Iは前記質量に対応する値を
示し、前記計測質量スペクトラムはS(I)で表され、
S(I)−(CaSa(I)+CbSb(I))が最小
になる前記濃度Caと前記濃度Cbを決定するためのス
テップからなることを特徴とする分子同定方法。
24. The mass spectrometer according to claim 23, wherein the enriched specific molecule further comprises a first type molecule and a second type molecule having substantially the same mass, and a known mass spectrum of the first type molecule. Sa
The value obtained by multiplying the unknown concentration Ca by (I) is represented by CaSa (I), and the value obtained by multiplying the known mass spectrum Sb (I) of the second type molecule by the unknown concentration Cb is CbSb.
(I), wherein I indicates a value corresponding to the mass, and the measured mass spectrum is represented by S (I);
A method for identifying a molecule, comprising the steps of determining the concentration Ca and the concentration Cb that minimize S (I)-(CaSa (I) + CbSb (I)).
【請求項25】分子気体が導入される容器と、 前記容器中の分子気体にRF電界を印加するためのRF
電界発生器とからなり、 前記RF電界発生器は、目的分子の質量に対応する特定
周波数の電界強度を他の周波数の強度よりも小さくする
ためのノッチを前記特定周波数に付与するためのノッチ
付与器を備え、 前記容器は、前記目的分子の一部を分解するためのエネ
ルギー・ビームが前記容器の中に入射する穴を有してい
ることを特徴とするイオントラップ。
25. A container into which a molecular gas is introduced, and an RF for applying an RF electric field to the molecular gas in the container.
An RF electric field generator, wherein the RF electric field generator is provided with a notch for giving a notch to the specific frequency to make the electric field intensity at a specific frequency corresponding to the mass of the target molecule smaller than the intensity at other frequencies. An ion trap, characterized in that the container has a hole through which an energy beam for decomposing a part of the target molecule is incident into the container.
【請求項26】請求項25において、 前記ノッチは複数であることを特徴とするイオントラッ
プ。
26. The ion trap according to claim 25, wherein the number of the notches is plural.
【請求項27】請求項25において、 前記エネルギー・ビームはレーザーであることを特徴と
するイオントラップ。
27. The ion trap according to claim 25, wherein said energy beam is a laser.
【請求項28】請求項27において、 前記レーザーはパルスであることを特徴とするイオント
ラップ。
28. The ion trap according to claim 27, wherein the laser is a pulse.
【請求項29】請求項27において、 前記レーザーは前記目的分子を選択的に分解する波長を
有していることを特徴とするイオントラップ。
29. The ion trap according to claim 27, wherein the laser has a wavelength for selectively decomposing the target molecule.
【請求項30】請求項25において、更に、 前記目的分子のイオンを前記容器の中に導くためのイオ
ンレンズからなることを特徴とするイオントラップ。
30. The ion trap according to claim 25, further comprising an ion lens for guiding ions of the target molecule into the container.
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