JP2003022777A - High sensitivity supersonic molecule-jet multiphoton absorption ionization mass spectroscope device - Google Patents

High sensitivity supersonic molecule-jet multiphoton absorption ionization mass spectroscope device

Info

Publication number
JP2003022777A
JP2003022777A JP2001207261A JP2001207261A JP2003022777A JP 2003022777 A JP2003022777 A JP 2003022777A JP 2001207261 A JP2001207261 A JP 2001207261A JP 2001207261 A JP2001207261 A JP 2001207261A JP 2003022777 A JP2003022777 A JP 2003022777A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
multiphoton absorption
ionization
extraction electrode
mass spectrometer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001207261A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3681999B2 (en
Inventor
Shunichi Hayashi
林  俊一
Tetsuya Suzuki
哲也 鈴木
Morihisa Saeki
盛久 佐伯
Masaaki Fujii
正明 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Science and Technology Agency
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Techno Research Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Techno Research Corp
Japan Science and Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp, Nippon Steel Techno Research Corp, Japan Science and Technology Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2001207261A priority Critical patent/JP3681999B2/en
Publication of JP2003022777A publication Critical patent/JP2003022777A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3681999B2 publication Critical patent/JP3681999B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a supersonic molecule-jet multiphoton absorption ionization mass spectroscope device which has high ion extraction efficiency, and has high sensitivity while avoiding saturation of a signal amplifier. SOLUTION: The supersonic molecule-jet multiphoton absorption ionization mass spectroscope device comprises a pulse valve which introduces sample gas in the device, an ionization domain which ionizes the sample gas emitted from the pulse valve by an ion source, an ion optical system which introduces the ions generated in the ionization domain into an ion detector, and the detector which detects the ions extracted from the ion optical system. The device is constituted of an extraction electrode of the above ion optical system, which has a projecting-part type electrode form, and a cylinder-like potential switch is arranged behind the extraction electrode.

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、極微量の有機化合
物を高感度に検出する超音速分子ジェット多光子吸収イ
オン化質量分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer for detecting an extremely small amount of organic compounds with high sensitivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】ダイオキシンとは、ポリ塩化ジベンゾパ
ラジオキシンの略称で、塩素の置換数、位置の差により
75種の同族体や異性体が存在する。これらと共に環境
を汚染しているものにポリ塩化ジベンゾフランがあり、
135種の同族体や異性体を持つ。この2つを併せて一
般的にダイオキシン類と呼ぶ。これらのダイオキシン類
の人間の健康に及ぼす影響は様々であり、最も毒性の高
い2,3,7,8−TCDDに相対評価させた毒性因子
とそれを用いて得た総合毒性が用いられている。以上に
より、ダイオキシン類評価には、高感度でかつ高化学種
選択性を有した分析法が必要であることがわかる。
2. Description of the Prior Art Dioxin is an abbreviation for polychlorinated dibenzoparadioxin, and there are 75 kinds of homologues and isomers depending on the difference in the number of chlorine substitution and the position. Polychlorinated dibenzofuran is also polluting the environment with these,
It has 135 homologues and isomers. These two are collectively called dioxins. The effects of these dioxins on human health are various, and the toxicity factor relatively evaluated for 2,3,7,8-TCDD, which is the most toxic, and the total toxicity obtained using it are used. . From the above, it can be seen that an evaluation method having high sensitivity and high chemical species selectivity is required for dioxins evaluation.

【0003】従来のダイオキシンの公定の測定・分析法
は、厚生労働省のまとめた「ダイオキシン類の発生防止
ガイドライン」の中で測定標準法として示されている。
この方法は、ダイオキシン類を有機溶媒により抽出し、
各種クロマトグラフィー法で濃縮・分離後、ガスクロマ
トグラフ質量分析法(GC/MS)によって分析するも
のである。この試験分析工程は、多大な計測時間とコス
トを必要とする。一方、ダイオキシンをはじめとする有
機塩素系化合物の人体への影響が強く懸念されている現
在、焼却炉の設計や操業管理に必要な情報を得るといっ
た例を一つとっても、極微量有機塩素化合物を選択的か
つ定量的にオンサイト実時間分析可能な新評価技術の開
発が望まれている。超音速分子ジェット多光子吸収イオ
ン化質量分析(Jet−REMPI)法は、公定法のよ
うな濃縮前処理技術を必要とせず、高感度かつ高化学種
選択性をもって検出できる分析法として注目されつつあ
る。
The conventional official measurement and analysis method of dioxin is shown as a measurement standard method in "Guideline for Prevention of Generation of Dioxins" compiled by the Ministry of Health, Labor and Welfare.
This method extracts dioxins with an organic solvent,
After concentration / separation by various chromatographic methods, it is analyzed by gas chromatograph mass spectrometry (GC / MS). This test analysis process requires a great deal of measurement time and cost. On the other hand, as there is a strong concern that the effects of organochlorine compounds such as dioxins on the human body are strongly concerned, even one example of obtaining information necessary for incinerator design and operation management can It is desired to develop a new evaluation technique that enables selective and quantitative on-site real-time analysis. The supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometry (Jet-REMPI) method is attracting attention as an analytical method that can detect with high sensitivity and high chemical species selectivity without requiring a concentration pretreatment technique like the official method. .

【0004】一般に、有機分子は、その分子骨格に起因
する電子状態を持ち、その状態に振動準位や回転準位な
どが複雑に相互作用していく。赤外線、紫外線等を利用
した吸収分光法は、このような有機分子の分子骨格の違
いによる光吸収を利用して、存在する分子種を特定する
方法である。この分子固有の励起状態を利用して、リア
ルタイムに有機分子を選択、検出することを可能にする
と期待されているのがJet−REMPI法である。こ
の原理を簡単に述べる。
Generally, an organic molecule has an electronic state due to its molecular skeleton, and a vibrational level, a rotational level and the like interact in a complicated manner in the state. Absorption spectroscopy using infrared rays, ultraviolet rays, and the like is a method of identifying existing molecular species by utilizing light absorption due to the difference in the molecular skeleton of such organic molecules. The Jet-REMPI method is expected to make it possible to select and detect an organic molecule in real time by utilizing this excited state peculiar to the molecule. This principle will be briefly described.

【0005】このJet−REMPI法は、共鳴多光子
吸収イオン化(REMPI)法と超音速分子ジェット
(Jet)法を組み合わせた方法である。REMPI
(Resonance Enhanced Multi
−Photon Ionization)法とは、レー
ザ光で有機分子を励起する際、注目分子特有の励起準位
にレーザ波長を同調させることで、特定分子種のみを選
択的にイオン化(共鳴多光子吸収イオン化)させ、イオ
ンを質量分析計を用いて検出する方法である。
The Jet-REMPI method is a combination of the resonant multiphoton absorption ionization (REMPI) method and the supersonic molecular jet (Jet) method. REMPI
(Resonance Enhanced Multi
-Photon Ionization) method, when exciting an organic molecule with a laser beam, tunes a laser wavelength to an excitation level peculiar to a molecule of interest to selectively ionize only a specific molecular species (resonant multiphoton absorption ionization). Then, the ions are detected using a mass spectrometer.

【0006】光吸収によって試料をイオン化するには、
吸収断面積(吸収効率)の観点から、吸収スペクトルで
観測されるピーク付近の波長を利用する。しかし、常
温、常圧の有機化合物の吸収スペクトルのピーク幅は、
振動・回転準位からの遷移が重なるために幅広くなり、
構造が似通った異性体の吸収ピークを分離することはで
きない。一方、この分子を絶対零度付近(数K)まで冷
却すると、振動や回転していない真の基底状態に電子が
位置するようになり、また、遷移の選択率によって、特
定の準位にのみ励起されるようになるため、数本の鋭い
ピークのみが観測されるようになる。ピーク幅は、冷却
された温度によって決まるが、通常0.01nm程度であ
る。この程度のピーク幅であれば、波長可変レーザを用
いることによって、構造が非常に似通った異性体でも、
選択的に励起・イオン化することができる。
To ionize a sample by light absorption,
From the viewpoint of the absorption cross section (absorption efficiency), the wavelength near the peak observed in the absorption spectrum is used. However, the peak width of the absorption spectrum of an organic compound at room temperature and pressure is
It becomes wider due to overlapping transitions from vibration and rotation levels,
The absorption peaks of isomers with similar structures cannot be separated. On the other hand, when this molecule is cooled to near absolute zero (several K), the electrons are located in the true ground state, which does not oscillate or rotate, and due to the transition selectivity, they are excited only at a specific level. As a result, only a few sharp peaks are observed. The peak width depends on the cooled temperature, but is usually about 0.01 nm. By using a wavelength tunable laser, even if the isomers are very similar in structure, if the peak width is in this order,
It can be selectively excited and ionized.

【0007】一方、超音速分子ジェット(Jet)法
は、分子を極低温まで冷却する一つの方法である。この
方法は、気化させた試料分子をヘリウムやアルゴンなど
の希ガスと共にピンホールから真空中に噴出させて、断
熱膨張冷却および希ガスとの衝突により、試料分子を絶
対零度付近まで瞬時に冷却する方法である。分子の速度
が音速の数十倍に達するため、超音速分子ジェット法と
呼ばれている。
On the other hand, the supersonic molecular jet (Jet) method is one method of cooling molecules to an extremely low temperature. In this method, vaporized sample molecules are ejected into a vacuum from a pinhole together with a rare gas such as helium or argon, and adiabatic expansion cooling and collision with the rare gas instantly cool the sample molecules to near absolute zero. Is the way. It is called the supersonic molecular jet method because the speed of molecules reaches several tens of times the speed of sound.

【0008】Jet−REMPI法は、このように注目
分子の振動・回転準位を凍結し、その注目分子の共鳴励
起準位に波長可変レーザのエネルギーを同調させること
で、特定分子のみ選択的にイオン化し、質量分析する方
法である。Jet−REMPI法により、ダイオキシン
類発生の前駆体と考えられるクロロベンゼンやクロロフ
ェノールを検出する技術が公開されている(特開平9−
243601号公報、特開平10−74479号公
報)。また、H.H.Grotheerらは、Jet−
REMPI装置の最適化をすすめ、高感度分析装置化に
成功した。ジクロロトルエンで0.1ppb までの定量化
を実現している(特開平8−222181号公報)。
The Jet-REMPI method freezes the vibrational / rotational level of the molecule of interest in this way and tunes the energy of the wavelength tunable laser to the resonant excitation level of the molecule of interest, so that only the specific molecule is selectively selected. This is a method of ionization and mass spectrometry. A technology for detecting chlorobenzene and chlorophenol, which are considered to be precursors for the generation of dioxins, by the Jet-REMPI method has been disclosed (Japanese Patent Laid-Open No. 9-
No. 243601, JP-A-10-74479). In addition, H. H. Grotheer et al., Jet-
By optimizing the REMPI device, we succeeded in creating a highly sensitive analyzer. Quantification of up to 0.1 ppb has been realized with dichlorotoluene (Japanese Patent Laid-Open No. 8-222181).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】一方、ダイオキシン類
は非常に強い毒性を持つことから、評価しなければなら
ない検出感度が0.1ng/Nm3 と非常に微量であり、更
なる高感度化が必須である。Oserらは、ジクロロダ
イオキシンで10ppt 程度の検出限界を報告しており、
これまでのところ最も高感度な報告となっている(H.
Oser,R.Thanner,H.H.Grothe
er,B.K.Gullett,N.B.Frenc
h,D.Natscke,Proc.16th In
t.Conf.On Incineration an
d Thermal Treatment Techn
ologies(1997))。しかし、この検出限界
は、ほぼ100ng/Nm3 に相当し、今後評価が必要とな
る0.1ng/Nm3 の検出限界を達成するためには、更に
1000倍程度の高感度化が必要である。
On the other hand, since dioxins have extremely strong toxicity, the detection sensitivity that must be evaluated is 0.1 ng / Nm 3, which is a very small amount, and further high sensitivity is required. Required. Oser et al. Reported a detection limit of about 10 ppt for dichlorodioxin,
It is the most sensitive report so far (H.
Oser, R .; Thanner, H .; H. Grothe
er, B.I. K. Gullett, N .; B. French
h, D. Natscke, Proc. 16th In
t. Conf. On Invention an
d Thermal Treatment Techn
LOGIES (1997)). However, this detection limit corresponds to almost 100 ng / Nm 3 , and in order to achieve the detection limit of 0.1 ng / Nm 3 that needs to be evaluated in the future, it is necessary to further increase the sensitivity by about 1000 times. .

【0010】そこで、本発明は、上述した従来の問題点
を解決すべく、イオンの引き出し効率が高く、信号増幅
器の飽和を避けながら、かつ高感度な超音速分子ジェッ
ト多光子吸収イオン化質量分析装置を提供することを目
的とする。
Therefore, in order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention is a supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer having high ion extraction efficiency, avoiding saturation of a signal amplifier, and highly sensitive. The purpose is to provide.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】一般的なJet−REM
PI装置の概要を図1に示す。パルスバルブから噴出さ
れた粒子をスキマーを介してイオン照射領域に導入す
る。色素レーザから発生した可視光(ω)を非線形光学
結晶を用いて、注目する分子の選択励起波長である第2
高調波(ω/2)を発生させ、レーザイオン化領域に挿
引する。これにより、注目分子のみの選択的なイオン化
を起こさせることができる。発生したイオンは、平行平
板型の電極により加速され、アインツェルレンズ、ディ
フレクタを通して、収束され、偏向されて検出器に到達
する。検出されたイオン信号は、プリアンプで増幅され
デジタルオシロスコープで計測される。あるいは、BO
XCAR積分計で信号積算される。
[Means for Solving the Problems] General Jet-REM
An outline of the PI device is shown in FIG. Particles ejected from the pulse valve are introduced into the ion irradiation region through the skimmer. Using the nonlinear optical crystal, the visible light (ω) generated from the dye laser is the second wavelength which is the selective excitation wavelength of the molecule of interest.
A harmonic wave (ω / 2) is generated and inserted into the laser ionization region. This allows selective ionization of only the target molecule. The generated ions are accelerated by the parallel plate type electrodes, converged and deflected through the Einzel lens and the deflector, and reach the detector. The detected ion signal is amplified by the preamplifier and measured by the digital oscilloscope. Or BO
The signal is integrated by the XCAR integrator.

【0012】しかしながら、ダイオキシン類のような極
微量成分の分析の際には、以下のような問題がある。即
ち、従来の装置では、検出器に到達するのはパルスイオ
ン化源でイオン化した全てのイオンであるため、注目す
る分子の信号が数え落とされる可能性が高く、また、こ
れを避けるためにパルスイオン化源の出力を下げると極
微量成分の信号が検出できないなどの問題があった。そ
のため、イオン化効率が高く、更に検出器の飽和を回避
可能なイオン検出系が必要であった。
However, the following problems are involved in the analysis of trace amounts of components such as dioxins. That is, in the conventional device, all the ions that have been ionized by the pulse ionization source reach the detector, so the signal of the molecule of interest is likely to be missed, and in order to avoid this, pulse ionization is performed. There was a problem that the signal of the trace amount component could not be detected when the output of the source was lowered. Therefore, an ion detection system having high ionization efficiency and capable of avoiding saturation of the detector is required.

【0013】本発明の高感度超音速分子ジェット多光子
吸収イオン化質量分析装置は、本発明の主な目的である
高いイオン検出効率を達成するために、発生したイオン
を効率よくイオン検出計に導く、出鼻形状の引き出し電
極を有し、その効率をより高く、かつノイズをより抑制
するために設けた対向電極、静電メッシュ、ガイド電極
を有すると共に、発生したイオンを選択検出することで
質量分析計の飽和を避け、より定量的かつ高感度に、注
目するイオン粒子を検出することを特徴とする。
The high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer of the present invention efficiently guides generated ions to an ion detector in order to achieve high ion detection efficiency, which is the main object of the present invention. Mass analysis by selectively detecting generated ions, with a counter electrode, electrostatic mesh, and guide electrode that are provided to increase the efficiency and suppress noise even more It is characterized by detecting ion particles of interest more quantitatively and with high sensitivity while avoiding saturation of the meter.

【0014】請求項1に記載の発明は、試料ガスを装置
内に導入するパルスバルブと、該パルスバルブから放出
された試料ガスをパルスイオン化源でイオン化するイオ
ン化領域と、該イオン化領域にて発生したイオンを検出
器に導入するイオン光学系と、該イオン光学系から引き
出されたイオンを検出するイオン検出器を具備する超音
速分子ジェット多光子吸収イオン化質量分析装置であっ
て、前記イオン光学系の引き出し電極が出鼻型電極形状
であり、かつ該引き出し電極の後方に円筒状のポテンシ
ャルスイッチを配置することを特徴とする高感度超音速
分子ジェット多光子吸収イオン化質量分析装置である。
According to the invention described in claim 1, a pulse valve for introducing a sample gas into the apparatus, an ionization region for ionizing the sample gas released from the pulse valve by a pulse ionization source, and an ionization region generated in the ionization region A supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer equipped with an ion optical system for introducing the extracted ions into a detector and an ion detector for detecting the ions extracted from the ion optical system, wherein the ion optical system The extraction electrode has a nasal electrode shape, and a cylindrical potential switch is arranged behind the extraction electrode. A high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer.

【0015】また、請求項2記載の発明は、前記ポテン
シャルスイッチの長さ調整手段を有することを特徴とす
る請求項1記載の高感度超音速分子ジェット多光子吸収
イオン化質量分析装置である。
The invention according to claim 2 is the high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer according to claim 1, characterized in that it has means for adjusting the length of the potential switch.

【0016】また、請求項3記載の発明は、前記ポテン
シャルスイッチを互いに絶縁した状態で直列に複数個配
置することを特徴とする請求項1記載の高感度超音速分
子ジェット多光子吸収イオン化質量分析装置である。
Further, the invention according to claim 3 is characterized in that a plurality of the potential switches are arranged in series in a state of being insulated from each other, and a high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometry according to claim 1. It is a device.

【0017】また、請求項4記載の発明は、前記ポテン
シャルスイッチと前記パルスイオン化源との高圧パルス
印加のタイミングの調整手段を有することを特徴とする
請求項1〜3のいずれか1項記載の高感度超音速分子ジ
ェット多光子吸収イオン化質量分析装置である。
The invention according to claim 4 further comprises means for adjusting the timing of high-voltage pulse application between the potential switch and the pulse ionization source. High-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer.

【0018】また、請求項5記載の発明は、前記引き出
し電極に対面し、イオン化領域を中心に同一直線上に前
記引き出し電極と全く同一の出鼻型電極形状を有する対
向電極を設置することを特徴とする請求項1〜4のいず
れか1項記載の高感度超音速分子ジェット多光子吸収イ
オン化質量分析装置である。
Further, the invention according to claim 5 is characterized in that a counter electrode facing the extraction electrode and having the same nasal discharge electrode shape as the extraction electrode is provided on the same straight line centering on the ionization region. The highly sensitive supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer according to any one of claims 1 to 4.

【0019】また、請求項6記載の発明は、前記引き出
し電極、対向電極が、それぞれの電極と同軸上に静電シ
ールドを持ち、それぞれの静電シールドは円筒かつメッ
シュ状であり、それぞれの電極および静電シールドが左
右対称の構造であることを特徴とする請求項1〜5のい
ずれか1項記載の高感度超音速分子ジェット多光子吸収
イオン化質量分析装置である。
According to the sixth aspect of the present invention, the extraction electrode and the counter electrode have electrostatic shields coaxially with the respective electrodes, and the respective electrostatic shields are cylindrical and mesh-shaped. The high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer according to any one of claims 1 to 5, wherein the electrostatic shield has a bilaterally symmetrical structure.

【0020】また、請求項7記載の発明は、前記対向電
極と引き出し電極に発生する印加電場の歪みを補正する
ために、前記対向電極および引き出し電極と同軸上に円
筒状のガイド電極を有することを特徴とする請求項1〜
6のいずれか1項記載の高感度超音速分子ジェット多光
子吸収イオン化質量分析装置である。
Further, according to a seventh aspect of the present invention, in order to correct the distortion of the applied electric field generated in the counter electrode and the extraction electrode, a cylindrical guide electrode is provided coaxially with the counter electrode and the extraction electrode. Claim 1 characterized by
The high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer according to any one of 6 above.

【0021】また、請求項8記載の発明は、前記引き出
し電極及び対向電極がそれぞれガイド電極、静電メッシ
ュ、アインツェルレンズを有し、これら引き出し電極と
対向電極がイオン化領域を挟んで左右対称に配置され、
かつ、これら電極がそれぞれ複数本の支持部材で同一直
線上に配置されるように固定した構造であることを特徴
とする請求項1〜7のいずれか1項記載の高感度超音速
分子ジェット多光子吸収イオン化質量分析装置である。
According to the present invention, the extraction electrode and the counter electrode each have a guide electrode, an electrostatic mesh, and an Einzel lens, and the extraction electrode and the counter electrode are symmetrical with respect to the ionization region. Placed,
8. A high-sensitivity supersonic molecular jet poly according to any one of claims 1 to 7, characterized in that each of these electrodes is fixed by a plurality of supporting members so as to be arranged on the same straight line. It is a photon absorption ionization mass spectrometer.

【0022】また、請求項9記載の発明は、前記イオン
化領域を挟んで、前記引き出し電極と対向電極が左右対
称の構造を持ち、かつ接地電位を中心に正の電位を印加
した対向電極と、該対向電極に印加した電位と絶対値の
等しい負の電位を印加した引き出し電極を有することを
特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の高感度超
音速分子ジェット多光子吸収イオン化質量分析装置であ
る。
According to a ninth aspect of the present invention, the extraction electrode and the counter electrode have a bilaterally symmetrical structure with the ionization region sandwiched therebetween, and a counter electrode to which a positive potential is applied around the ground potential, The high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass according to any one of claims 1 to 8, further comprising an extraction electrode applied with a negative potential whose absolute value is equal to that applied to the counter electrode. It is an analyzer.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明に係わる高感度超音速分子
ジェット多光子吸収イオン化質量分析装置のイオン光学
系の概要について、図2を用いて説明する。引き出し電
極1は、出鼻形状を持ち、その外側に、同心円状に引き
出し電極1を包囲する円筒状のガイド電極2を有する。
また、その外側を円筒状の静電メッシュ3が包囲してい
る。また、引き出し電極1の後段には、アインツェルレ
ンズ4が設置されている。レーザイオン化領域5を中心
にして、引き出し電極部の左右対称の位置に、引き出し
電極1と共有する4本の支持棒6によって、対向電極7
が設置されている。対向電極7は、引き出し電極同様、
ガイド電極8および静電メッシュ9、アインツエルレン
ズ10を有する。ここで、対向電極7のアインツエルレ
ンズ10は、イオン検出に関して寄与しないが、引き出
し電極内のアインツエルレンズの故障の際の交換を即座
に行えるように付与している。これら2対の電極は、レ
ーザイオン化領域5を中心に、完全に対称な位置に設置
される必要があり、かつ両者の出鼻電極中心のホール
は、引き出し電極1の後段にあるアインツエルレンズ4
のホールの中心、Y軸ディフレクタ11、X軸ディフレ
クタ12、ポテンシャルスイッチ13の中心と同一直線
上にある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An outline of an ion optical system of a high sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer according to the present invention will be described with reference to FIG. The extraction electrode 1 has a nasal shape, and has a cylindrical guide electrode 2 concentrically surrounding the extraction electrode 1 on the outside thereof.
Moreover, the cylindrical electrostatic mesh 3 surrounds the outer side thereof. Further, the Einzel lens 4 is installed in the subsequent stage of the extraction electrode 1. The counter electrode 7 is provided at the symmetrical position of the extraction electrode portion with the four support rods 6 shared with the extraction electrode 1 about the laser ionization region 5.
Is installed. The counter electrode 7 is the same as the extraction electrode.
It has a guide electrode 8, an electrostatic mesh 9, and an Einzel lens 10. Here, the Einzel lens 10 of the counter electrode 7 does not contribute to the detection of ions, but is provided so that the Einzel lens in the extraction electrode can be immediately replaced in case of failure. These two pairs of electrodes need to be installed in completely symmetrical positions with respect to the laser ionization region 5, and the holes at the center of both nasal electrodes are the Einzel lens 4 at the latter stage of the extraction electrode 1.
On the same straight line as the center of the hole, the Y-axis deflector 11, the X-axis deflector 12, and the center of the potential switch 13.

【0024】二つの静電メッシュ3と9は10mm程度離
しておく。一般的には、ロータリーポンプおよびターボ
分子ポンプを用いて、真空排気されたレーザイオン化領
域の到達真空度は1E-5〜1E-6Pa程度の真空度となっ
ている。その中心に紙面上方向より、超音速分子ジェッ
ト流15が通過する。一般に、超音速分子ジェットは、
スキマーを介して得ることができる。スキマーを介する
ことで、装置の差動排気の効果を上げ、高真空化(パル
スバルブ動作時で1E−3Pa程度)を達成できる。しか
し、パルスバルブ先端とレーザイオン化領域を近づける
ことができない。本発明の装置の特徴は高感度検出であ
るから、バルブ先端からレーザイオン化領域までの距離
を大きくとると、高感度化が達成しにくい。そこで、本
発明の装置は、スキマーを用いず、自由分子流とした。
しかし、パルスバルブ14とイオン引き出し系が接近す
ると、電界のひずみが生じ、レーザによりイオン化した
粒子を検出器に効率的に取り込めなくなる。そこで、バ
ルブと同電位の静電メッシュ3,9を設置することによ
り、等電位面が歪むことを抑える。但し、互いのメッシ
ュの間隔を広くとり過ぎると、電極を包囲する等電位面
が歪むとともに、パルスバルブ14が近付いた場合に
は、その形状により等電位面に歪みが生じる。これらの
電界の歪みを補正し、検出器内にイオンを透過させる役
割をするのが、ガイド電極2,8である。また、紙面垂
直方向からは、イオン化用レーザがレーザイオン化領域
5に入射される。二つの電極のホール部は常に同一直線
上にあり、ホール間距離の中点にレーザイオン化領域5
が位置する。
The two electrostatic meshes 3 and 9 are separated by about 10 mm. Generally, the ultimate vacuum degree of the laser ionization region evacuated by using a rotary pump and a turbo molecular pump is about 1E-5 to 1E-6Pa. The supersonic molecular jet stream 15 passes through the center of the drawing from above. In general, supersonic molecular jets
It can be obtained via the skimmer. Through the skimmer, the effect of differential pumping of the device can be enhanced, and high vacuum (about 1E-3Pa during pulse valve operation) can be achieved. However, the pulse valve tip and the laser ionization region cannot be brought close to each other. Since the device of the present invention is characterized by high-sensitivity detection, it is difficult to achieve high sensitivity when the distance from the valve tip to the laser ionization region is large. Therefore, the apparatus of the present invention uses a free molecular flow without using a skimmer.
However, when the pulse valve 14 and the ion extraction system come close to each other, the electric field is distorted, so that the particles ionized by the laser cannot be efficiently taken into the detector. Therefore, by disposing the electrostatic meshes 3 and 9 having the same electric potential as the valve, the equipotential surface is prevented from being distorted. However, if the distance between the meshes is too wide, the equipotential surface surrounding the electrodes is distorted, and when the pulse valve 14 approaches, the equipotential surface is distorted due to its shape. The guide electrodes 2 and 8 play a role of correcting the distortion of these electric fields and transmitting ions into the detector. Further, the laser for ionization is incident on the laser ionization region 5 from the direction perpendicular to the paper surface. The holes of the two electrodes are always on the same straight line, and the laser ionization region 5 is located at the midpoint between the holes.
Is located.

【0025】引き出し電極1と対向電極7は、以上説明
したとおり、レーザイオン化領域5を中心に2対の対称
な構造を持ち、この構造が崩れると電場が崩れ、イオン
を高い効率で検出器に到達させることができない。従っ
て、支持棒6により、この2つの電極を保持した位置関
係を保つ構造が必要である。一方、引き出し電極1、対
向電極7、静電メッシュ3,9、ガイド電極2,8は、
パルスバルブ14に接近しているため、噴射したガスの
吸着が免れない。従って、このような汚染は、高圧印加
の際に放電が生じやすくなるので、定期的な洗浄が必要
である。これらの理由より、二つの静電メッシュ3,9
を一体型として、超音速分子ジェットとレーザの通過領
域に円筒メッシュに穴を開けた構造ではなく、それぞれ
の電極を包囲した2つの静電メッシュを用いる構造の方
がよい。
As described above, the extraction electrode 1 and the counter electrode 7 have two pairs of symmetrical structures with the laser ionization region 5 as the center. If this structure is broken, the electric field is broken and the ions can be detected with high efficiency in the detector. I can't reach it. Therefore, it is necessary for the support rod 6 to have a structure in which the two electrodes are held in a positional relationship. On the other hand, the extraction electrode 1, the counter electrode 7, the electrostatic meshes 3, 9 and the guide electrodes 2, 8 are
Since it is close to the pulse valve 14, adsorption of the injected gas is unavoidable. Therefore, such contamination easily causes discharge when a high voltage is applied, and therefore periodic cleaning is necessary. For these reasons, the two electrostatic meshes 3, 9
It is preferable to use a structure in which two electrostatic meshes surrounding the respective electrodes are used instead of a structure in which holes are formed in the cylindrical mesh in the passage region of the supersonic molecular jet and the laser.

【0026】この電極形状を用いた理由は、静電メッシ
ュ3,9がパルスバルブと同電位とされているため、パ
ルスバルブ14をレーザイオン化領域5に接近させるこ
とができること、また、広いレーザイオン化領域5から
発生したイオンを高い確率で収集できることによる。こ
れは、極微量有機物を検出するためには必須の条件であ
る。しかし、装置的には下記の大きな課題が幾つか発生
した。
The reason for using this electrode shape is that the electrostatic meshes 3 and 9 are at the same potential as the pulse valve, so that the pulse valve 14 can be brought close to the laser ionization region 5 and that the laser ionization is wide. This is because the ions generated from the region 5 can be collected with high probability. This is an essential condition for detecting an extremely small amount of organic matter. However, in terms of equipment, some of the following major problems occurred.

【0027】(a)対向電極に+X(V)の電圧を印加
し、引き出し電極を接地すると、静電メッシュとパルス
バルブは+X/2(V)の電圧を印加する必要が生じ
る。 (b)対向電極に+X(V)の電圧を印加し、引き出し
電極に−X(V)の電圧を印加すると、静電メッシュと
パルスバルブは接地となるが、引き出し電極後方のアイ
ンツェルレンズ、ディフレクタ、飛行時間型質量分析計
は浮遊電位にする必要が生じ、それら電極、レンズ、検
出器は浮遊電位上で電圧を印加する必要が生じる。ま
た、回路上非常に費用がかかる。また、飛行時間型質量
分析計を2重管構造としないと安全上問題となる。
(A) When a voltage of + X (V) is applied to the counter electrode and the extraction electrode is grounded, it becomes necessary for the electrostatic mesh and the pulse valve to apply a voltage of + X / 2 (V). (B) When a voltage of + X (V) is applied to the counter electrode and a voltage of -X (V) is applied to the extraction electrode, the electrostatic mesh and the pulse valve are grounded, but the Einzel lens behind the extraction electrode, The deflector and time-of-flight mass spectrometer need to have a floating potential, and the electrodes, lens, and detector need to apply a voltage on the floating potential. In addition, the circuit is very expensive. In addition, if the time-of-flight mass spectrometer does not have a double-tube structure, it poses a safety problem.

【0028】以上の問題を解決するために、本発明者ら
は、これまで用いられてこなかったポテンシャルスイッ
チをアインツェルレンズの後段に新たに設置した。ポテ
ンシャルスイッチとは、円筒形状の電極である。ここ
で、一般的な測定条件である対向電極+2KV、引き出
し電極−2KV印加した場合で考えてみることにする。
In order to solve the above problems, the present inventors newly installed a potential switch, which has not been used so far, in the latter stage of the Einzel lens. The potential switch is a cylindrical electrode. Here, let us consider the case where the counter electrode +2 KV and the extraction electrode -2 KV, which are general measurement conditions, are applied.

【0029】−2KVで引き出されたイオンは、ポテン
シャルスイッチが接地されていると、反発電位を感じ、
ポテンシャルスイッチの空洞内で彷徨い、飛行時間型質
量分析計の方に引き出されてこない。一方、ポテンシャ
ルスイッチに−2KVが印加されていれば、イオンは引
き出し電極と同電位のポテンシャルスイッチの中を等速
運動で通過していく。しかし、ポテンシャルスイッチの
出口を出た瞬間、ほぼ無電位のディフレクタや接地され
ている飛行時間型質量分析計を感じ、やはり飛散して、
検出器に到達できない。
When the potential switch is grounded, the ions extracted at -2 KV feel the anti-power generation potential,
It wanders inside the cavity of the potential switch and is not drawn to the time-of-flight mass spectrometer. On the other hand, if −2 KV is applied to the potential switch, the ions pass through the potential switch having the same potential as the extraction electrode with constant velocity motion. However, at the moment of exiting the exit of the potential switch, I felt the almost potentialless deflector and the time-of-flight mass spectrometer that was grounded, and also scattered,
Cannot reach the detector.

【0030】そこで、我々は、新たに接地した円筒形状
のポテンシャルスイッチに、パルス状の高電圧を印加す
ることで、上述した問題を解決した。つまり、注目する
粒子が−2KVを印加したポテンシャルスイッチ内に到
達した時間に、ポテンシャルスイッチの電位をパルス状
に接地に上げてやることで達成できる。即ち、ポテンシ
ャルスイッチ内に到達したイオンは、−2KVの電位で
等速運動しているが、パルス状に接地電位まで昇圧され
る。その結果、ポテンシャルスイッチ出口では、ディフ
レクタ、飛行時間型質量分析計の接地電位を感じること
なく、等速運動を継続し、検出器に到達する。接地電位
がパルス状に印加された時間にポテンシャルスイッチ内
に存在する粒子はこのように検出され、それ以外の粒子
は検出器に到達することはできない。超音速分子ジェッ
ト内では、粒子の運動エネルギー(E=1/2mv2 :m
は粒子の質量数、vは速度)は等しい。従って、イオン
化領域からポテンシャルスイッチに到達する時間は、粒
子の質量数の平方根に反比例する。これより、注目する
有機分子近傍の質量範囲のみを検出することもできる。
検出したい質量範囲は、対向電極、引き出し電極に印加
する電圧、ポテンシャルスイッチの長さとパルスイオン
化源との高圧パルスの印加のタイミングによって決定さ
れる。
Therefore, we solved the above-mentioned problem by applying a pulsed high voltage to a newly grounded cylindrical potential switch. That is, it can be achieved by raising the potential of the potential switch to the ground in a pulsed manner when the particle of interest reaches the potential switch to which −2 KV is applied. That is, although the ions that have reached the potential switch are moving at a constant potential of −2 KV at a constant speed, the ions are boosted to the ground potential in a pulse form. As a result, at the outlet of the potential switch, the constant velocity motion is continued without reaching the ground potential of the deflector and the time-of-flight mass spectrometer, and reaches the detector. Particles present in the potential switch at the time when the ground potential is applied in a pulsed manner are thus detected, other particles cannot reach the detector. In the supersonic molecular jet, the kinetic energy of particles (E = 1/2 mv 2 : m
Are the mass numbers of particles, and v is the velocity). Therefore, the time to reach the potential switch from the ionization region is inversely proportional to the square root of the mass number of the particle. From this, it is also possible to detect only the mass range in the vicinity of the organic molecule of interest.
The mass range to be detected is determined by the voltage applied to the counter electrode and the extraction electrode, the length of the potential switch, and the timing of application of the high-voltage pulse with the pulse ionization source.

【0031】以上より、本発明の出鼻型電極とポテンシ
ャルスイッチを組み合わせた高感度超音速分子ジェット
多光子吸収イオン化装置により、上述の課題を解決し、
下記作用を得ることができる。 (A)後段の飛行時間型質量分析計のシステムを複雑化
せず、低コストで高感度化を達成できる。 (B)通常用いられるマスゲートなどのアッセンブリを
用いることなく、質量選択を可能とする。 (C)(A)による高感度化により、単位時間当たりの
信号量の増加が見込まれ、アンプなどの飽和が心配され
るが、(B)により注目する分子の情報のみを選択的に
検出できる。
As described above, the above-mentioned problems are solved by the high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization apparatus of the present invention in which the nasal electrode and the potential switch are combined,
The following effects can be obtained. (A) High sensitivity can be achieved at low cost without complicating the system of the time-of-flight mass spectrometer in the latter stage. (B) Mass selection is possible without using a normally used assembly such as a mass gate. (C) Due to the higher sensitivity of (A), the signal amount per unit time is expected to increase and there is concern about saturation of the amplifier, etc., but (B) can selectively detect only the information of the molecule of interest. .

【0032】[0032]

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて説明す
る。図3は、本発明に係る超音速分子ジェット多光子吸
収イオン化装置の概略図である。パルスバルブからHe
等の希ガスとともに真空中に放出された有機分子を共鳴
選択励起する紫外線レーザを挿引し、多光子吸収過程を
経由してイオン化する装置である。イオン化された有機
分子は、飛行時間型質量分析計(Time−of−Fi
ght Mass Spectrometry:TOF
−MS)を通して質量分析され検出される。従って、異
性体などは共鳴波長の違いにより選別され、異なる質量
数を持つ異なる有機分子は質量分析計で分離可能であ
る。また、静電反射型TOF−MSを用いることで、パ
ルスバルブ近傍や引き出し電極に衝突して発生したイオ
ンなどを分離し、検出器に到達させずに雑音を低減でき
る。
EXAMPLES The present invention will be described below based on examples. FIG. 3 is a schematic diagram of a supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization apparatus according to the present invention. Pulse valve from He
It is a device that inserts an ultraviolet laser that excites resonance selective excitation of organic molecules emitted in a vacuum together with a rare gas such as, and ionizes it through a multiphoton absorption process. The ionized organic molecule is a time-of-flight mass spectrometer (Time-of-Fi).
ght Mass Spectrometry: TOF
-MS) for mass spectrometry and detection. Therefore, isomers and the like are selected according to the difference in resonance wavelength, and different organic molecules having different mass numbers can be separated by a mass spectrometer. Further, by using the electrostatic reflection type TOF-MS, it is possible to separate ions generated near the pulse valve or colliding with the extraction electrode and to reduce noise without reaching the detector.

【0033】図4は、パルスバルブ、レーザ、ポテンシ
ャルスイッチの動作のタイムシーケンスを示したもので
ある。パルスバルブを開き、超音速分子ジェットが真空
チャンバ内で発生し、レーザ照射によりイオンが発生す
る。その後、−2KVを印加されたポテンシャルスイッ
チが、パルス状に0Vまで昇圧される。このパルス電圧
印加の際に、ポテンシャルスイッチ内に存在するイオン
のみが検出器に到達できる。
FIG. 4 shows the time sequence of the operation of the pulse valve, laser and potential switch. The pulse valve is opened, a supersonic molecular jet is generated in the vacuum chamber, and ions are generated by laser irradiation. After that, the potential switch applied with −2 KV is stepped up to 0 V in a pulse form. When this pulse voltage is applied, only the ions existing in the potential switch can reach the detector.

【0034】図5は、試料にモノクロロベンゼンを用い
て、ポテンシャルスイッチとパルスレーザとのパルスタ
イミングを、図4のように、1,2,3と変化させた場
合に得られた飛行時間型質量スペクトルを示したもので
ある。共鳴励起波長として269.843nmの紫外線レ
ーザを用い、レーザ光強度は6mJ/pulse とした。図5
に示したように、ポテンシャルスイッチのタイミング1
では、質量数10以下から160までのイオンを全て検
出している。また、レーザ光強度が大きいため、クロロ
ベンゼンの親イオン(112a.m.u)の他に、フラ
グメントイオンを非常に高い強度で検出している。一
方、タイミング2では、低い質量数側のフラグメントイ
オンが検出されなくなりはじめている。更に、タイミン
グ3では、質量数70以下のイオンは全て検出器に到達
できなくなっており、注目する親イオン以外の信号が検
出器に入らない条件が設定できることがわかる。これに
より、アンプの飽和から避けられる最適条件が確立でき
た。
FIG. 5 shows a time-of-flight mass obtained when the pulse timing of the potential switch and the pulse laser was changed to 1, 2, 3 as shown in FIG. 4 by using monochlorobenzene as the sample. It shows the spectrum. An ultraviolet laser having a resonance excitation wavelength of 269.843 nm was used, and the laser light intensity was 6 mJ / pulse. Figure 5
As shown in, timing 1 of the potential switch
Then, all ions having a mass number of 10 or less to 160 are detected. Further, since the laser light intensity is high, fragment ions are detected at a very high intensity in addition to the parent ion of chlorobenzene (112 a.mu.u). On the other hand, at timing 2, fragment ions on the lower mass number side are no longer being detected. Further, at timing 3, all the ions with a mass number of 70 or less cannot reach the detector, and it can be seen that a condition can be set in which signals other than the parent ion of interest do not enter the detector. This allowed the establishment of optimum conditions that could be avoided from amplifier saturation.

【0035】請求項2記載の発明では、このポテンシャ
ルスイッチの長さを変化させることにより、上述したイ
オンの質量範囲を可変とした。また、請求項3記載の発
明では、絶縁した複数個のポテンシャルスイッチを用い
て、広い質量範囲を検出し、自分の検出したいイオンを
最前段のポテンシャルスイッチで検出可能となるパルス
タイミングに制御し、最前段以外のポテンシャルスイッ
チを接地することで、所望のイオンのみの信号を検出器
に導入することが可能となる。これを用いることで、後
段に時間的なゲートを持つ高価な検出器を用いる必要が
ない。図6に示したのは、上段(a)は絶縁したポテン
シャルスイッチを複数個用いた場合、下段(b)は最前
段のポテンシャルスイッチのみを用いた場合、に得られ
た質量スペクトルである。適当な長さを持つポテンシャ
ルスイッチを最前段だけ動作させると、所望のイオンの
質量範囲を検出可能である。
According to the second aspect of the invention, the mass range of the above-mentioned ions is made variable by changing the length of the potential switch. In the invention according to claim 3, a plurality of insulated potential switches are used to detect a wide mass range, and the ions desired to be detected are controlled to a pulse timing that can be detected by the potential switch at the front stage. By grounding the potential switches other than the frontmost stage, it becomes possible to introduce signals of only desired ions into the detector. By using this, it is not necessary to use an expensive detector having a temporal gate in the subsequent stage. FIG. 6 shows mass spectra obtained when the upper stage (a) uses a plurality of insulated potential switches and the lower stage (b) uses only the frontmost potential switch. When the potential switch having an appropriate length is operated only in the frontmost stage, the mass range of a desired ion can be detected.

【0036】この装置および条件を用いて、クロロベン
ゼンの検出量とHeガス中のクロロベンゼンの濃度との
相関を測定した。Heガス中のクロロベンゼン濃度は、
パーミエーターを用いて定量化した。そのパーミエータ
ー中のガスを本発明のJet−REMPI装置に直接導
入し、濃度と検出信号の相関を得たのが図7である。実
施例1が、本発明で開発した高感度超音速分子ジェット
多光子吸収イオン化装置で得られた検量線(○印)であ
り、比較例1で示したのが、従来用いられてきた平行平
板型の引き出し電極を搭載した超音速分子ジェット多光
子吸収イオン化装置で得た検量線(□印)である。
Using this apparatus and conditions, the correlation between the detected amount of chlorobenzene and the concentration of chlorobenzene in He gas was measured. The chlorobenzene concentration in He gas is
It was quantified using a permeator. FIG. 7 shows that the gas in the permeator was directly introduced into the Jet-REMPI device of the present invention to obtain the correlation between the concentration and the detection signal. Example 1 is a calibration curve (marked with a circle) obtained by the high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization apparatus developed by the present invention, and Comparative Example 1 shows a conventionally used parallel plate. It is a calibration curve (square mark) obtained by the supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization device equipped with the extraction electrode of the mold.

【0037】図7から分かるように、本発明に係る装置
によれば、従来装置と比較して1桁以上の高感度化が達
成できていることが分かる。また、従来法では、すでに
検出限界となり、検量線の数ppt の濃度域で直線性が得
られなくなってきている。本発明の装置により、クロロ
ベンゼンの検出感度は0.2〜0.5ppt レベルまで到
達できたと考えられる。
As can be seen from FIG. 7, the device according to the present invention achieves higher sensitivity by one digit or more as compared with the conventional device. In the conventional method, the detection limit has already been reached, and linearity cannot be obtained in the concentration range of several ppt of the calibration curve. It is considered that the detection sensitivity of chlorobenzene was able to reach the level of 0.2 to 0.5 ppt with the device of the present invention.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明により、高感度化必須となる有害
有機化合物を検出するのに適した超音速分子ジェット多
光子吸収イオン化装置を、装置構成を複雑にすることな
く提供できる。しかも、クロロベンゼンの検出感度は
0.1ppt レベルが可能となり、従来法を上回る検出限
界を得ることができる。
According to the present invention, it is possible to provide a supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization apparatus suitable for detecting harmful organic compounds, which is essential for high sensitivity, without making the apparatus structure complicated. Moreover, the detection sensitivity of chlorobenzene can be as low as 0.1 ppt, and a detection limit higher than that of the conventional method can be obtained.

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

【図1】超音速分子ジェット多光子吸収イオン化装置の
概要図。
FIG. 1 is a schematic diagram of a supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization device.

【図2】本発明のイオン光学系の概要図。FIG. 2 is a schematic diagram of an ion optical system of the present invention.

【図3】本発明の超音速分子ジェット多光子吸収イオン
化装置の概略図。
FIG. 3 is a schematic view of a supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization apparatus of the present invention.

【図4】本発明の一実施例に係わるパルスバルブ、レー
ザ、ポテンシャルスイッチのタイムシーケンシャルを示
した図。
FIG. 4 is a diagram showing a time sequence of a pulse valve, a laser, and a potential switch according to an embodiment of the present invention.

【図5】ポテンシャルスイッチのタイミングを変化させ
た際の飛行時間型質量スペクトルを示した図。
FIG. 5 is a diagram showing a time-of-flight mass spectrum when the timing of a potential switch is changed.

【図6】複数個のポテンシャルスイッチを動作させた場
合と最前段のポテンシャルスイッチを動作させた場合の
質量スペクトルを示した図。
FIG. 6 is a diagram showing mass spectra when a plurality of potential switches are operated and when a potential switch at the frontmost stage is operated.

【図7】本発明の高感度超音速分子ジェット多光子吸収
イオン化装置で得られたモノクロロベンゼンの検量線と
従来装置での検量線を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a calibration curve of monochlorobenzene obtained by the high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization apparatus of the present invention and a calibration curve of a conventional apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1: 引き出し電極 2,8: ガイド
電極 3,9: 静電メッシュ 4,10: アイ
ンツェルレンズ 5: イオン化領域 6: 支持棒 7: 対向電極 11: Y軸ディフ
レクタ 12: X軸ディフレクタ 13: ポテンシ
ャルスイッチ 14: パルスバルブ 15: 超音速分
子ジェット流
1: Extraction electrode 2, 8: Guide electrode 3, 9: Electrostatic mesh 4, 10: Einzel lens 5: Ionization region 6: Support rod 7: Counter electrode 11: Y-axis deflector 12: X-axis deflector 13: Potential switch 14: Pulse valve 15: Supersonic molecular jet flow

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 俊一 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 鈴木 哲也 神奈川県川崎市高津区坂戸3−2−1 株 式会社日鐵テクノリサーチ内 (72)発明者 佐伯 盛久 愛知県岡崎市明大寺町西郷中38 岡崎国立 共同研究機構分子科学研究所内 (72)発明者 藤井 正明 愛知県岡崎市明大寺町西郷中38 岡崎国立 共同研究機構分子科学研究所内 Fターム(参考) 5C038 GH11 HH02    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Shunichi Hayashi             20-1 Shintomi, Futtsu-shi, Chiba Nippon Steel shares             Company Technology Development Division (72) Inventor Tetsuya Suzuki             3-2-1 Sakado, Takatsu-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture             Ceremony Company Nippon Steel Techno Research (72) Inventor Morikihisa Saeki             38 Saigochu, Myodaiji Town, Okazaki City, Aichi Prefecture Okazaki National             Joint Research Institute, Institute for Molecular Science (72) Inventor Masaaki Fujii             38 Saigochu, Myodaiji Town, Okazaki City, Aichi Prefecture Okazaki National             Joint Research Institute, Institute for Molecular Science F-term (reference) 5C038 GH11 HH02

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料ガスを装置内に導入するパルスバル
ブと、該パルスバルブから放出された試料ガスをパルス
イオン化源でイオン化するイオン化領域と、該イオン化
領域にて発生したイオンを検出器に導入するイオン光学
系と、該イオン光学系から引き出されたイオンを検出す
るイオン検出器を具備する超音速分子ジェット多光子吸
収イオン化質量分析装置であって、前記イオン光学系の
引き出し電極が出鼻型電極形状であり、かつ該引き出し
電極の後方に円筒状のポテンシャルスイッチを配置する
ことを特徴とする高感度超音速分子ジェット多光子吸収
イオン化質量分析装置。
1. A pulse valve for introducing a sample gas into the apparatus, an ionization region for ionizing the sample gas released from the pulse valve by a pulse ionization source, and ions generated in the ionization region for introduction into a detector. A supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer equipped with an ion optics system for detecting ions extracted from the ion optics system, wherein the extraction electrode of the ion optics system is a nasal electrode. A high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer characterized by arranging a cylindrical potential switch behind the extraction electrode.
【請求項2】 該ポテンシャルスイッチの長さ調整手段
を有することを特徴とする請求項1記載の高感度超音速
分子ジェット多光子吸収イオン化質量分析装置。
2. The high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer according to claim 1, further comprising means for adjusting the length of the potential switch.
【請求項3】 前記ポテンシャルスイッチを互いに絶縁
した状態で直列に複数個配置することを特徴とする請求
項1記載の高感度超音速分子ジェット多光子吸収イオン
化質量分析装置。
3. The high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer according to claim 1, wherein a plurality of the potential switches are arranged in series while being insulated from each other.
【請求項4】 前記ポテンシャルスイッチと前記パルス
イオン化源との高圧パルス印加のタイミングの調整手段
を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項
記載の高感度超音速分子ジェット多光子吸収イオン化質
量分析装置。
4. A high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton according to claim 1, further comprising adjusting means for adjusting the timing of high-voltage pulse application between the potential switch and the pulse ionization source. Absorption ionization mass spectrometer.
【請求項5】 前記引き出し電極に対面し、イオン化領
域を中心に同一直線上に前記引き出し電極と全く同一の
出鼻型電極形状を有する対向電極を設置することを特徴
とする請求項1〜4のいずれか1項記載の高感度超音速
分子ジェット多光子吸収イオン化質量分析装置。
5. The counter electrode facing the extraction electrode and having the same nasal discharge electrode shape as the extraction electrode on the same straight line centering on the ionization region. The high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer according to any one of claims 1.
【請求項6】 前記引き出し電極、対向電極が、それぞ
れの電極と同軸上に静電シールドを持ち、それぞれの静
電シールドは円筒かつメッシュ状であり、それぞれの電
極および静電シールドが左右対称の構造であることを特
徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の高感度超音
速分子ジェット多光子吸収イオン化質量分析装置。
6. The extraction electrode and the counter electrode have electrostatic shields coaxially with the respective electrodes, and the respective electrostatic shields are cylindrical and mesh-shaped, and the respective electrodes and electrostatic shields are symmetrical. The high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer according to any one of claims 1 to 5, which has a structure.
【請求項7】 前記対向電極と引き出し電極に発生する
印加電場の歪みを補正するために、前記対向電極および
引き出し電極と同軸上に円筒状のガイド電極を有するこ
とを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の高感
度超音速分子ジェット多光子吸収イオン化質量分析装
置。
7. A cylindrical guide electrode is provided coaxially with the counter electrode and the extraction electrode in order to correct the distortion of the applied electric field generated in the counter electrode and the extraction electrode. 6. The high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer according to any one of 6 above.
【請求項8】 前記引き出し電極及び対向電極がそれぞ
れガイド電極、静電メッシュ、アインツェルレンズを有
し、これら引き出し電極と対向電極がイオン化領域を挟
んで左右対称に配置され、かつ、これら電極がそれぞれ
複数本の支持部材で同一直線上に配置されるように固定
した構造であることを特徴とする請求項1〜7のいずれ
か1項記載の記載の高感度超音速分子ジェット多光子吸
収イオン化質量分析装置。
8. The extraction electrode and the counter electrode each have a guide electrode, an electrostatic mesh, and an Einzel lens, and the extraction electrode and the counter electrode are symmetrically arranged with an ionization region in between, and the electrodes are The high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization according to any one of claims 1 to 7, which has a structure in which a plurality of supporting members are fixed so as to be arranged on the same straight line. Mass spectrometer.
【請求項9】 前記イオン化領域を挟んで、前記引き出
し電極と対向電極が左右対称の構造を持ち、かつ接地電
位を中心に正の電位を印加した対向電極と、該対向電極
に印加した電位と絶対値の等しい負の電位を印加した引
き出し電極を有することを特徴とする請求項1〜8のい
ずれか1項記載の高感度超音速分子ジェット多光子吸収
イオン化質量分析装置。
9. The counter electrode, which has a structure in which the extraction electrode and the counter electrode are bilaterally symmetric with respect to the ionization region, and which has a positive potential applied around a ground potential, and a potential applied to the counter electrode. The high-sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer according to any one of claims 1 to 8, further comprising an extraction electrode applied with a negative potential having the same absolute value.
JP2001207261A 2001-07-09 2001-07-09 High sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer Expired - Fee Related JP3681999B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001207261A JP3681999B2 (en) 2001-07-09 2001-07-09 High sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001207261A JP3681999B2 (en) 2001-07-09 2001-07-09 High sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003022777A true JP2003022777A (en) 2003-01-24
JP3681999B2 JP3681999B2 (en) 2005-08-10

Family

ID=19043273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001207261A Expired - Fee Related JP3681999B2 (en) 2001-07-09 2001-07-09 High sensitivity supersonic molecular jet multiphoton absorption ionization mass spectrometer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3681999B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013057824A1 (en) * 2011-10-20 2013-04-25 国立大学法人東京工業大学 Laser ionization mass analysis device
CN105789021A (en) * 2016-02-05 2016-07-20 南京信息工程大学 Ion lens device of bipolar electron optical ion imager
CN113295763A (en) * 2021-06-03 2021-08-24 浙江师范大学 Cross molecular beam detection device capable of eliminating interference of reactant background signals
CN113848226A (en) * 2021-09-22 2021-12-28 电子科技大学 Intelligent space mobile pollutant autonomous traceability system and traceability method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013057824A1 (en) * 2011-10-20 2013-04-25 国立大学法人東京工業大学 Laser ionization mass analysis device
CN105789021A (en) * 2016-02-05 2016-07-20 南京信息工程大学 Ion lens device of bipolar electron optical ion imager
CN105789021B (en) * 2016-02-05 2019-03-26 南京信息工程大学 The ion lens device of bipolar light electronic light ion imaging instrument
CN113295763A (en) * 2021-06-03 2021-08-24 浙江师范大学 Cross molecular beam detection device capable of eliminating interference of reactant background signals
CN113848226A (en) * 2021-09-22 2021-12-28 电子科技大学 Intelligent space mobile pollutant autonomous traceability system and traceability method
CN113848226B (en) * 2021-09-22 2023-06-13 电子科技大学 Intelligent autonomous tracing system and tracing method for space mobile pollutants

Also Published As

Publication number Publication date
JP3681999B2 (en) 2005-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU750121B2 (en) Mass spectrometer system and method for transporting and analyzing ions
EP1297554B1 (en) Atmospheric pressure photoionizer for mass spectrometry
US6750449B2 (en) Sampling and analysis of airborne particulate matter by glow discharge atomic emission and mass spectrometries
EP2006672B1 (en) Gas analyzer
US6797943B2 (en) Method and apparatus for ion mobility spectrometry
JP3904322B2 (en) Analysis equipment
JP5315248B2 (en) Method and apparatus for generating positively and / or negatively ionized gas analytes for gas analysis
Ketkar et al. Atmospheric pressure ionization tandem mass spectrometric system for real-time detection of low-level pollutants in air
US20020104962A1 (en) Device for detecting chemical substance and method for measuring concentration of chemical substance
JP3424431B2 (en) Mass spectrometer
EP2107594A3 (en) Apparatus and method for detecting organic trace components
JP2003022777A (en) High sensitivity supersonic molecule-jet multiphoton absorption ionization mass spectroscope device
EP2498273A1 (en) Mass spectrometer
Suzuki et al. A new, highly sensitive time-of-flight mass spectrometer consisting of a flangeon-type conical ion lens system and a proto-type Daly detector for exhaust gas analysis based on the Jet-REMPI technique
Onoda et al. Scheme for collinear ionization in supersonic jet/multiphoton ionization/time-of-flight mass spectrometry
Matsumoto et al. Development of a compact supersonic jet/multiphoton ionization/time-of-flight mass spectrometer for the on-site analysis of dioxin, part I: Evaluation of basic performance
JP4906403B2 (en) Jet-REMPI system for gas analysis
JP4303264B2 (en) Analysis equipment
US6835929B2 (en) Coaxial atmospheric pressure photoionization source for mass spectrometers
Schriemer et al. Laser‐induced surface ionization in a time‐of‐flight mass spectrometer
JP2004119026A (en) High sensitivity supersonic speed molecule jet multiphoton absorption ionization mass spectroscopic apparatus
JP2004119040A (en) High sensitivity supersonic speed molecule jet multiphoton absorption ionization mass spectroscopic apparatus
JP5381110B2 (en) Jet-REMPI system for gas analysis
JP2003121416A (en) Measuring method and device of molecular concentration of trace component
RU2434225C1 (en) Method of obtaining and analysing analyte ions

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20031031

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040108

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041208

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041214

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20050208

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050208

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20050208

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20050209

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20050208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050506

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050519

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080527

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090527

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090527

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100527

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees