JP2002033075A - 質量分析装置 - Google Patents
質量分析装置Info
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- JP2002033075A JP2002033075A JP2000217825A JP2000217825A JP2002033075A JP 2002033075 A JP2002033075 A JP 2002033075A JP 2000217825 A JP2000217825 A JP 2000217825A JP 2000217825 A JP2000217825 A JP 2000217825A JP 2002033075 A JP2002033075 A JP 2002033075A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 質量分析装置において、電極に印加される高
周波電圧を検波するための整流素子の非直線的な特性の
影響による質量数のずれを防止する。 【解決手段】 検波部１５とほぼ同一特性を有する補助
検波部２２を用意し、補助変調器２１、補助誤差増幅器
２３とともに、その時点での設定電圧に対する非直線性
誤差量に応じた電圧を算出する。この誤差量は検波部１
５での誤差とほぼ等しく成る筈であるから、補正演算部
１８でその誤差量に応じた電圧を用いて検波出力を補正
し、非直線性誤差を相殺する。
周波電圧を検波するための整流素子の非直線的な特性の
影響による質量数のずれを防止する。 【解決手段】 検波部１５とほぼ同一特性を有する補助
検波部２２を用意し、補助変調器２１、補助誤差増幅器
２３とともに、その時点での設定電圧に対する非直線性
誤差量に応じた電圧を算出する。この誤差量は検波部１
５での誤差とほぼ等しく成る筈であるから、補正演算部
１８でその誤差量に応じた電圧を用いて検波出力を補正
し、非直線性誤差を相殺する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は質量分析装置に関
し、更に詳しくは、質量数に応じてイオンを分離するた
めの高周波電場を発生させるための電極に印加される高
周波電圧を発生する高周波電圧発生回路に関する。
し、更に詳しくは、質量数に応じてイオンを分離するた
めの高周波電場を発生させるための電極に印加される高
周波電圧を発生する高周波電圧発生回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、一般的な四重極質量分析装置の
概略構成図である。測定対象である試料分子はイオン源
１にてイオン化される。このイオン流はイオンレンズ２
で収束されて、４本のロッド電極３１〜３４から成る四
重極フィルタ３の長軸方向の空間に導入される。四重極
フィルタ３において、イオン光軸Ｃを挟んで対向する２
本１組のロッド電極３１及び３３、３２及び３４に、そ
れぞれ直流電圧±Ｕと高周波電圧±Ｖ・ｃｏｓωｔとを
重畳した電圧が四重極電源部５より印加される。
概略構成図である。測定対象である試料分子はイオン源
１にてイオン化される。このイオン流はイオンレンズ２
で収束されて、４本のロッド電極３１〜３４から成る四
重極フィルタ３の長軸方向の空間に導入される。四重極
フィルタ３において、イオン光軸Ｃを挟んで対向する２
本１組のロッド電極３１及び３３、３２及び３４に、そ
れぞれ直流電圧±Ｕと高周波電圧±Ｖ・ｃｏｓωｔとを
重畳した電圧が四重極電源部５より印加される。
【０００３】この四重極フィルタ３の長軸方向の空間に
導入されたイオンの中で、電圧Ｕ及びＶにより定まる特
定質量のイオンのみが安定的に振動して出口まで到達
し、他の質量のイオンは途中で発散してしまう。したが
って、電圧Ｕ及びＶを所定の関係を保ちつつ適宜変化さ
せることにより、四重極フィルタ３を通過するイオンの
質量数を小さなものから大きなものまで順に走査（質量
走査）することができる。このようにして四重極フィル
タ３を通り抜けた目的イオンは検出器４で検出され、そ
のイオン数に応じたイオン電流が出力として取り出され
る。
導入されたイオンの中で、電圧Ｕ及びＶにより定まる特
定質量のイオンのみが安定的に振動して出口まで到達
し、他の質量のイオンは途中で発散してしまう。したが
って、電圧Ｕ及びＶを所定の関係を保ちつつ適宜変化さ
せることにより、四重極フィルタ３を通過するイオンの
質量数を小さなものから大きなものまで順に走査（質量
走査）することができる。このようにして四重極フィル
タ３を通り抜けた目的イオンは検出器４で検出され、そ
のイオン数に応じたイオン電流が出力として取り出され
る。
【０００４】図４は、四重極電源部５において、ロッド
電極３１〜３４に高周波電圧を印加するための回路構成
のみを（つまり、直流電圧を印加するための回路は省略
して）記載した構成図である。４本のロッド電極３１〜
３４はトランス１０の２次側コイルＬ２に接続されてい
る。トランス１０の１次側コイルＬ１には、発振器１
１、変調器１２、電力増幅器１３により高周波電流が供
給される。これにより、トランス１０の２次側コイルＬ
２に高周波電圧±Ｖ・ｃｏｓωｔが生成され、ロッド電
極３１〜３４に印加される。
電極３１〜３４に高周波電圧を印加するための回路構成
のみを（つまり、直流電圧を印加するための回路は省略
して）記載した構成図である。４本のロッド電極３１〜
３４はトランス１０の２次側コイルＬ２に接続されてい
る。トランス１０の１次側コイルＬ１には、発振器１
１、変調器１２、電力増幅器１３により高周波電流が供
給される。これにより、トランス１０の２次側コイルＬ
２に高周波電圧±Ｖ・ｃｏｓωｔが生成され、ロッド電
極３１〜３４に印加される。
【０００５】この高周波電圧はコンデンサ１４により分
離して取り出され、検波部１５により高周波電圧の包絡
線が検出される。この検波信号は誤差増幅器１７に送ら
れ、電圧設定部１６より与えられる目標電圧と比較さ
れ、その差が増幅されて変調器１２にフィードバックさ
れる。電圧設定部１６は、例えば、質量数と該質量数を
有するイオンを選択するのに適した目標電圧とが対応付
けられて電圧値データとして格納されたＲＯＭと、この
ＲＯＭのデータ読み出しを制御するＣＰＵと、読み出さ
れた電圧値データをアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器
などから構成されており、この目標電圧を変えることに
よりロッド電極３１〜３４に印加する電圧を自由に制御
できるようになっている。したがって、例えば、目標電
圧を時間経過に従って連続的に変化させれば、ロッド電
極３１〜３４に印加される電圧が掃引され、四重極フィ
ルタ３を通過するイオンの質量数を走査することができ
る。
離して取り出され、検波部１５により高周波電圧の包絡
線が検出される。この検波信号は誤差増幅器１７に送ら
れ、電圧設定部１６より与えられる目標電圧と比較さ
れ、その差が増幅されて変調器１２にフィードバックさ
れる。電圧設定部１６は、例えば、質量数と該質量数を
有するイオンを選択するのに適した目標電圧とが対応付
けられて電圧値データとして格納されたＲＯＭと、この
ＲＯＭのデータ読み出しを制御するＣＰＵと、読み出さ
れた電圧値データをアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器
などから構成されており、この目標電圧を変えることに
よりロッド電極３１〜３４に印加する電圧を自由に制御
できるようになっている。したがって、例えば、目標電
圧を時間経過に従って連続的に変化させれば、ロッド電
極３１〜３４に印加される電圧が掃引され、四重極フィ
ルタ３を通過するイオンの質量数を走査することができ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記構成において、検
波部１５は整流及び電圧平滑機能を有する回路であっ
て、最も単純化した原理構成としては、図５に示すよう
にダイオード１５１と、ＲＣ低域通過フィルタ１５２と
を含んで構成される。すなわち、図５中に示すような入
力電圧Ｖ１をダイオード１５１により整流し、更にＲＣ
低域通過フィルタ１５２によりその高周波成分を除去し
て包絡線を取り出す。ダイオード１５１の直線動作範囲
はあまり広くないため、直線性の良好な範囲で検波を行
うために適当なバイアス電圧を印加することもある。し
かしながら、そのような場合であっても、直線的な検波
特性を完全には保証することはできず、入力電圧Ｖ１の
包絡線と検波出力Ｖ２との間には誤差が生じることが避
けられない。そのため、この誤差に起因する電圧のずれ
が質量数のずれとなって現れるという問題がある。な
お、このような問題は四重極質量分析装置だけでなく、
例えば、リング電極に高周波電圧を印加するイオントラ
ップ型質量分析装置でも同様に発生し得る。
波部１５は整流及び電圧平滑機能を有する回路であっ
て、最も単純化した原理構成としては、図５に示すよう
にダイオード１５１と、ＲＣ低域通過フィルタ１５２と
を含んで構成される。すなわち、図５中に示すような入
力電圧Ｖ１をダイオード１５１により整流し、更にＲＣ
低域通過フィルタ１５２によりその高周波成分を除去し
て包絡線を取り出す。ダイオード１５１の直線動作範囲
はあまり広くないため、直線性の良好な範囲で検波を行
うために適当なバイアス電圧を印加することもある。し
かしながら、そのような場合であっても、直線的な検波
特性を完全には保証することはできず、入力電圧Ｖ１の
包絡線と検波出力Ｖ２との間には誤差が生じることが避
けられない。そのため、この誤差に起因する電圧のずれ
が質量数のずれとなって現れるという問題がある。な
お、このような問題は四重極質量分析装置だけでなく、
例えば、リング電極に高周波電圧を印加するイオントラ
ップ型質量分析装置でも同様に発生し得る。
【０００７】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、上述し
たような検波特性の非直線性に起因する誤差を解消する
ことにより、電極に高い精度で電圧を印加することがで
き、ひいては、選択される質量数のずれを小さくするこ
とができる質量分析装置を提供することにある。
成されたものであり、その目的とするところは、上述し
たような検波特性の非直線性に起因する誤差を解消する
ことにより、電極に高い精度で電圧を印加することがで
き、ひいては、選択される質量数のずれを小さくするこ
とができる質量分析装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明は、質量数に応じてイオンを分離する
ための高周波電場を発生させるための電極と、該電極に
高周波電圧を印加する電圧発生手段とを含み、該電圧発
生手段は、前記電極に印加される高周波電圧を取り出し
て整流・平滑化する検波手段と、検波出力を目標値と比
較して誤差を算出する誤差算出手段と、該誤差に応じて
前記高周波電圧の振幅値を調整する調整手段とによりフ
ィードバック制御を行うように構成された質量分析装置
において、 a)前記検波手段と略同一の検波特性を有する補助検波手
段を含み、前記目標値に対する該補助検波手段の非直線
性誤差量を求める誤差量算出手段と、 b)該非直線性誤差量に応じて前記検波手段の検波出力を
補正して前記誤差算出手段に与える補正演算手段と、 を備えたことを特徴としている。
に成された本発明は、質量数に応じてイオンを分離する
ための高周波電場を発生させるための電極と、該電極に
高周波電圧を印加する電圧発生手段とを含み、該電圧発
生手段は、前記電極に印加される高周波電圧を取り出し
て整流・平滑化する検波手段と、検波出力を目標値と比
較して誤差を算出する誤差算出手段と、該誤差に応じて
前記高周波電圧の振幅値を調整する調整手段とによりフ
ィードバック制御を行うように構成された質量分析装置
において、 a)前記検波手段と略同一の検波特性を有する補助検波手
段を含み、前記目標値に対する該補助検波手段の非直線
性誤差量を求める誤差量算出手段と、 b)該非直線性誤差量に応じて前記検波手段の検波出力を
補正して前記誤差算出手段に与える補正演算手段と、 を備えたことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】検波手段に含まれる整流素子（例
えばダイオード）の非直線性に起因する非直線的な検波
特性と理想的な直線的な特性との差（つまり非直線性誤
差量）は、目標値に応じて相違している。そこで、本発
明に係る質量分析装置では、上記フィードバック制御の
ループの外側に配された誤差量算出手段により、その時
点での目標値に対応する非直線性誤差量を求める。この
非直線性誤差量に相当する誤差が検波手段にも発生して
いると推定できるから、補正演算手段はこの非直線性誤
差量に応じて検波出力を補正し、その補正後の検波出力
を誤差算出手段において目標値と比較する。
えばダイオード）の非直線性に起因する非直線的な検波
特性と理想的な直線的な特性との差（つまり非直線性誤
差量）は、目標値に応じて相違している。そこで、本発
明に係る質量分析装置では、上記フィードバック制御の
ループの外側に配された誤差量算出手段により、その時
点での目標値に対応する非直線性誤差量を求める。この
非直線性誤差量に相当する誤差が検波手段にも発生して
いると推定できるから、補正演算手段はこの非直線性誤
差量に応じて検波出力を補正し、その補正後の検波出力
を誤差算出手段において目標値と比較する。
【００１０】
【発明の効果】本発明の質量分析装置によれば、検波手
段の整流素子の非線形性に起因する誤差が補正されるの
で、電極に、より高精度で安定した電圧を印加すること
ができる。その結果、目的とする質量数を有するイオン
を確実に選択することが可能となり、分析精度が向上す
る。
段の整流素子の非線形性に起因する誤差が補正されるの
で、電極に、より高精度で安定した電圧を印加すること
ができる。その結果、目的とする質量数を有するイオン
を確実に選択することが可能となり、分析精度が向上す
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例である四重極質量分
析装置を図面を参照して説明する。図１は、本実施例に
よる四重極質量分析装置の高周波電圧発生部の構成図で
ある。
析装置を図面を参照して説明する。図１は、本実施例に
よる四重極質量分析装置の高周波電圧発生部の構成図で
ある。
【００１２】図１において、上記図４に示した従来の高
周波電圧発生部と同一部分については同一の符号を付し
て説明を省略する。このような従来の構成に加えて、本
実施例では、電圧設定部１６による設定電圧及び発振器
１１の出力電圧を入力とする非直線性誤差検出部２０を
新たに設けるとともに、この非直線性誤差検出部２０の
出力に応じて検波部１５の検波出力を補正して誤差増幅
器１７へと与える補正演算部１８を、トランス１０、検
波部１５、誤差増幅器１７、変調器１２及び電力増幅器
１３から成るフィードバックループの中に新たに設けて
いる。
周波電圧発生部と同一部分については同一の符号を付し
て説明を省略する。このような従来の構成に加えて、本
実施例では、電圧設定部１６による設定電圧及び発振器
１１の出力電圧を入力とする非直線性誤差検出部２０を
新たに設けるとともに、この非直線性誤差検出部２０の
出力に応じて検波部１５の検波出力を補正して誤差増幅
器１７へと与える補正演算部１８を、トランス１０、検
波部１５、誤差増幅器１７、変調器１２及び電力増幅器
１３から成るフィードバックループの中に新たに設けて
いる。
【００１３】非直線性誤差検出部２０は、電圧設定部１
６による設定電圧に応じて発振器１１からの高周波電圧
の振幅を可変する補助変調器２１と、検波部１５と同一
構成であって、好ましくはできる限り検波部１５に近い
特性を有する補助検波部２２と、該補助検波部２２によ
る検波出力と上記設定電圧とを比較し、その差を増幅し
て出力する補助誤差増幅器２３とから構成されている。
特に、検波部１５及び補助検波部２２のダイオードは特
性が揃っている必要があるから、ディスクリート部品で
ある場合には例えば同一ロットのものを使用することが
望ましい。また、ＩＣ化する場合には、両ダイオードを
近接して配置する等のパターン上の配慮を行うことが望
ましい。
６による設定電圧に応じて発振器１１からの高周波電圧
の振幅を可変する補助変調器２１と、検波部１５と同一
構成であって、好ましくはできる限り検波部１５に近い
特性を有する補助検波部２２と、該補助検波部２２によ
る検波出力と上記設定電圧とを比較し、その差を増幅し
て出力する補助誤差増幅器２３とから構成されている。
特に、検波部１５及び補助検波部２２のダイオードは特
性が揃っている必要があるから、ディスクリート部品で
ある場合には例えば同一ロットのものを使用することが
望ましい。また、ＩＣ化する場合には、両ダイオードを
近接して配置する等のパターン上の配慮を行うことが望
ましい。
【００１４】図２は、図５に示した構成を有する検波部
１５の特性の一例を示す図である。理想的には、入力電
圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２との関係は図２中にＣ２で示すよ
うな直線となる。これに対し、実際には、検波部１５の
ダイオード１５１の非直線性により入力電圧Ｖ１と出力
電圧Ｖ２との関係はＣ１で示す曲線となる。補助検波部
２２と検波部１５の特性が同一であれば、補助検波部２
２の特性もＣ１で示すようになる。上記非直線性誤差検
出部２０では、設定電圧と補助検波部２２の検波出力と
の差に応じた電圧を取り出すことにより、図２中に示す
ような非直線性誤差量に応じた電圧を取り出している。
１５の特性の一例を示す図である。理想的には、入力電
圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２との関係は図２中にＣ２で示すよ
うな直線となる。これに対し、実際には、検波部１５の
ダイオード１５１の非直線性により入力電圧Ｖ１と出力
電圧Ｖ２との関係はＣ１で示す曲線となる。補助検波部
２２と検波部１５の特性が同一であれば、補助検波部２
２の特性もＣ１で示すようになる。上記非直線性誤差検
出部２０では、設定電圧と補助検波部２２の検波出力と
の差に応じた電圧を取り出すことにより、図２中に示す
ような非直線性誤差量に応じた電圧を取り出している。
【００１５】したがって、補正演算部１８では、非直線
性誤差量に応じた電圧を検波部１５による検波出力から
差し引く（又は場合によっては加算する）ことにより、
検波部１５で発生する非直線性誤差を相殺することがで
きる。換言すれば、本実施例の四重極質量分析装置で
は、検波部１５、補正演算部１８及び非直線性誤差検出
部２０により、見かけ上、直線性が保証された検波が行
えるようになっている。これにより、設定電圧と実際に
電極３１〜３４に印加される高周波電圧の振幅Ｖとの誤
差が抑えられ、目的とする質量数を有するイオンを確実
に通過させることができる。
性誤差量に応じた電圧を検波部１５による検波出力から
差し引く（又は場合によっては加算する）ことにより、
検波部１５で発生する非直線性誤差を相殺することがで
きる。換言すれば、本実施例の四重極質量分析装置で
は、検波部１５、補正演算部１８及び非直線性誤差検出
部２０により、見かけ上、直線性が保証された検波が行
えるようになっている。これにより、設定電圧と実際に
電極３１〜３４に印加される高周波電圧の振幅Ｖとの誤
差が抑えられ、目的とする質量数を有するイオンを確実
に通過させることができる。
【００１６】なお、上記実施例は一例であって、本発明
の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行なえることは明らか
である。
の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行なえることは明らか
である。
【図１】 本発明の一実施例による四重極質量分析装置
の高周波電圧発生部の構成図。
の高周波電圧発生部の構成図。
【図２】 検波部の特性の一例を示す図。
【図３】 一般的な四重極質量分析装置の概略構成図。
【図４】 従来の四重極質量分析装置の高周波電圧発生
部の構成図。
部の構成図。
【図５】 図４中の検波部の原理構成図。
１０…トランス １１…発振器 １２…変調器 １３…電力増幅器 １４…コンデンサ １５…検波部 １５１…ダイオード １５２…ＲＣ低域通過フィルタ １６…電圧設定部 １７…誤差増幅器 １８…補正演算部 ２０…非直線性誤差検出部 ２１…補助変調器 ２２…補助検波部 ２３…補助誤差増幅器 ３…四重極フィルタ ３１〜３４…ロッド電極
Claims (1)
- 【請求項１】 質量数に応じてイオンを分離するための
高周波電場を発生させるための電極と、該電極に高周波
電圧を印加する電圧発生手段とを含み、該電圧発生手段
は、前記電極に印加される高周波電圧を取り出して整流
・平滑化する検波手段と、検波出力を目標値と比較して
誤差を算出する誤差算出手段と、該誤差に応じて前記高
周波電圧の振幅値を調整する調整手段とによりフィード
バック制御を行うように構成された質量分析装置におい
て、 a)前記検波手段と略同一の検波特性を有する補助検波手
段を含み、前記目標値に対する該補助検波手段の非直線
性誤差量を求める誤差量算出手段と、 b)該非直線性誤差量に応じて前記検波手段の検波出力を
補正して前記誤差算出手段に与える補正演算手段と、 を備えることを特徴とする質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000217825A JP2002033075A (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | 質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000217825A JP2002033075A (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | 質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002033075A true JP2002033075A (ja) | 2002-01-31 |
Family
ID=18712880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000217825A Pending JP2002033075A (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | 質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002033075A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007195775A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Keio Gijuku | 瞳検出方法、瞳位置検出装置及び透過型視線検出装置 |
| JP2007536530A (ja) * | 2004-05-05 | 2007-12-13 | エムディーエス インコーポレイテッド ドゥーイング ビジネス アズ エムディーエス サイエックス | 質量選択的な軸方向放出のための方法および装置 |
| WO2010023706A1 (ja) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | 株式会社島津製作所 | 四重極型質量分析装置及び四重極型質量分析装置の調整方法 |
| DE112008001001T5 (de) | 2007-04-16 | 2010-03-04 | ULVAC, Inc., Chigasaki-shi | Verfahren zur Steuerung von Massenspektrometern und Massenspektrometer |
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| WO2012108050A1 (ja) * | 2011-02-10 | 2012-08-16 | 株式会社島津製作所 | 四重極型質量分析装置 |
-
2000
- 2000-07-18 JP JP2000217825A patent/JP2002033075A/ja active Pending
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