JP2005025946A - Time-of-flight mass spectrometry apparatus - Google Patents

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隆博 窪田
Yoshihiro Deguchi
祥啓 出口
Shinsaku Dobashi
晋作 土橋
Koichi Nakamura
康一 中村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a time-of-flight mass spectrometry apparatus capable of expanding a measurable concentration range and improving the measurement accuracy. <P>SOLUTION: The time-of-flight mass spectrometry apparatus comprises a laser light control part 15. The control part 15 processes an concentration signal indicating the ion concentration detected by an ion detector 14, and controls an excitation laser device 10 so as to reduce the output of laser light L emitted by the laser device 10 if the concentration signal is greater than a given value, and to increase the output of the laser device 10 if the concentration signal is smaller than the given value. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は飛行時間型質量分析装置に関し、特にＰＣＢ等の微量化学種の検出に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
質量分析法は、その化学種選択性及び計測感度の高さから、有機化合物微量濃度計測法として適用されている手法である。最近では、レーザーなどをイオン化源としたサンプルガス直接導入型の飛行時間型質量分析法が開発され、サンプルガス中のＰＣＢの検出等、各化学種の微量濃度計測のみならず、その計測時間短縮にも寄与する手法となりつつある。
【０００３】
ここで、レーザーをイオン化源としたサンプルガス直接導入型の飛行時間型質量分析装置（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＴＯＦＭＳ）を、図１１を参照しつつ説明する。
【０００４】
図１１に示すように、飛行時間型質量分析装置１の真空チャンバ２は、図示しない真空ポンプにより真空引きされており、チャンバ内圧力は例えば１０−７〜１０−６ｔｏｒｒ程度になっている。この真空チャンバ２の一端面（図１１では左端面）には、試料導入手段であるキャピラリー管３が貫通して配置されている。このキャピラリー管３は、採取試料４を洩れだし分子線５として、真空チャンバ２内に連続的に導入する。
【０００５】
複数枚（本例では３枚）のイオン加速電極６は、ミクロンオーダの多数の孔が形成された電極であり、真空チャンバ２の内部空間のうち、洩れだし分子線５が導入される位置に配置されている。
【０００６】
ＲＦ電極７及びエンドキャップ（電極）８は真空チャンバ２の内部空間に配置されており、ＲＦ電極７とエンドキャップ８によりイオントラップが形成されている。イオントラップを形成するＲＦ電極７とエンドキャップ８は、イオン加速電極６を間に挟んで、キャピラリー管３と対向する位置に配置されている。
【０００７】
真空チャンバ２の周面の一部には、レーザー光挿入窓９が形成されており、このレーザー光挿入窓９には、レーザー光Ｌを透過させるレーザー光透過板９ａが取り付けられている。レーザー光透過板９ａは、気密に取り付けられているため、真空チャンバ２の真空状態は確保される。
【０００８】
真空チャンバ２の外に配置された励起レーザー装置１０はレーザー光（パルスレーザー光）Ｌを発生し、このレーザー光Ｌは集光レンズ１１及びレーザー光透過板９ａを介して真空チャンバ２内に導入され、真空チャンバ２内に導入された採取試料４（即ち、洩れだし分子線５）を照射する。レーザー光照射された洩れだし分子線５はイオン化してイオン分子１２を発生する。
【０００９】
真空チャンバ２の内部空間のうち他端面側（図１１では右端面側）には、リフレクタ１３が配置されている。また真空チャンバ２の内部空間のうち、リフレクタ１３により反射されたイオン分子１２を捕捉することができる位置に、イオン検出器１４が配置されている。
【００１０】
上記構成となっている飛行時間型質量分析装置１では、真空チャンバ２内に導入された採取試料４（即ち、洩れだし分子線５）はレーザー光Ｌが照射されてイオン化し、イオン分子１２となる。このイオン分子１２は、イオン加速電極６で加速されてイオントラップ側に送られる。イオントラップ（ＲＦ電極７及びエンドキャップ８）は特定の種類のイオン分子を一時的に捕獲し、捕獲したイオン分子を一定周期で放出する。
【００１１】
イオントラップから放出されたイオン分子１２は、真空チャンバ２内をリフレクタ１３に向かって飛行し、リフレクタ１３にて反射してからイオン検出器１４に向かって飛行し、イオン検出器１４にて捕捉される。かくして、イオン検出器１４によりイオン検出がなされる。
【００１２】
この飛行時間型質量分析装置１では、真空チャンバ２内でのイオン分子１２の飛行時間（イオントラップから放出されてイオン検出器１４で捕捉されるまでの時間）を計測することにより、採取試料４に含まれている組成（原子または分子の質量）を求めることができると共に、イオン検出器１４で検出した信号強度の比から採取試料の各組成成分の濃度を求めることができる。
【００１３】
この種の技術を開示する公知文献としては、下記に記載した非特許文献１が存在する。
【００１４】
【非特許文献１】
ＡＮＡＬＹＴＩＣＡＬ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＶＯＬ．５９ ＮＯ．１ ＪＡＮＵＡＲＹ １ １９８７ ３１Ａ ［Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ］
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の如き従来技術に係る飛行時間型質量分析装置では次のような問題があった。
（１） 採取試料（サンプルガス）４の濃度が過大乃至過少に変動した場合、イオ ン検出器１４を介して得られる信号強度が過大乃至過少となる。このため、イ オン検出器信号の飽和乃至異常低下が起こる。このことは、計測濃度範囲の縮 小化及び計測精度の低下を招来する。ちなみに、排気ガス中のＰＣＢ濃度の監 視は連続的にこれを行う必要があるが、かかる連続モニタリングの際には、特 に前記採取試料４の濃度が過大乃至過少に変動する場合が考えられる。そこで 、いかなる場合でも適正なレベルの信号を得て、高精度の連続モニタリングを 実現するには、広い濃度範囲に亘る安定した高精度の測定を行い得る飛行時間 型質量分析装置の出現が待望されている。
（２） イオン検出器１４の出力信号が過大となるような状態、すなわち発生するイオン分子１２が過大である状態が続くと、当該イオン検出器１４のプレートを焼損する等、当該イオン検出器１４を損傷する場合があり、寿命低下の原因となる。
【００１６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、計測濃度範囲の拡大及び計測精度の向上を図り得るとともに、イオントラップ手段及びイオン検出手段の損傷を可及的に低減し得る飛行時間型質量分析装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は次の点を特徴とする。
【００１８】
１） 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記レーザー光照射手段が照射するレーザー光出力が減少するようにこのレーザー光照射手段を制御するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には前記レーザー光出力が増大するようにレーザー光照射手段を制御するレーザー光制御手段を有すること。
【００１９】
２） 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置を用いる飛行時間型質量分析方法において、
前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に配設したアイリス手段と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記アイリス手段を制御してアイリスを絞ることにより前記真空チャンバ内に導入するレーザー光のビーム径を減少させるとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には前記アイリス手段を制御してアイリスを開くことにより前記レーザー光のビーム径を増大させるレーザー光制御手段を有すること。
【００２０】
３） 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
異なる焦点距離を有する複数のレンズを集合してなり、前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に前記各レンズが順次占位し得るよう移動可能となっている集光レンズ系と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して、この濃度信号が所定値より大きい場合には、所定値となるように焦点距離が長い所定のレンズが前記光路上に占位するよう前記集光レンズ系を移動するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には、所定値となるように焦点距離が短いレンズが前記光路上に占位するよう前記集光レンズ系を移動してレーザー光の集光度を制御する集光制御手段とを有すること。
【００２１】
４） 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に配設した集光レンズを前記光路上に沿って前後に直線移動させるレンズ移動手段と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して、この濃度信号が所定値となるように前記レンズ移動手段を前後方向に移動して集光レンズの焦点位置を調節してレーザー光の集光度を制御する集光制御手段とを有すること。
【００２２】
５） 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
異なる焦点距離を有する複数のレンズを集合してなり、前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に前記各レンズが順次占位し得るよう移動可能となっている集光レンズ系と、
この集光レンズ系を前記光路上に沿って前後に直線移動させるレンズ位置移動手段と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して、この濃度信号が所定値より大きい場合には、所定値となるように焦点距離が長い所定のレンズが前記光路上に占位するよう前記集光レンズ系を移動するとともに前記レンズ移動手段を前記真空チャンバと反対側に移動して集光レンズの焦点位置を調節する一方、前記濃度信号が所定値より小さい場合には、所定値となるように焦点距離が短いレンズが前記光路上に占位するよう前記集光レンズ系を移動するとともに前記レンズ移動手段を前記真空チャンバ側に移動して集光レンズの焦点位置を調節してレーザー光の集光度を制御する集光制御手段とを有すること。
【００２３】
６） 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して、この濃度信号が所定値より大きい場合には、前記イオントラップのＲＦ電極に対する高周波電圧の印加を制御することにより、最も高効率にイオン分子を放出する最適値から離れるように前記高周波電圧の印加条件を制御するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には、前記ＲＦ電極に対する高周波電圧の印加を制御することにより、前記最適値に近づくように前記高周波電圧の印加条件を制御する高周波電圧制御手段を有すること。
【００２４】
７） 上記６）に記載する飛行時間型質量分析装置において、
高周波電圧制御手段は、前記レーザー光照射手段によるパルスレーザー光の照射タイミングと前記イオントラップのＲＦ電極に印加するパルス状の高周波電圧の立ち上がり乃至立ち下がりとの間の間隔を制御するものであること。
【００２５】
８） 上記６）に記載する飛行時間型質量分析装置において、
高周波電圧制御手段は、前記イオントラップのＲＦ電極に印加する高周波電圧の周波数を制御するものであること。
【００２６】
９） 上記６）に記載する飛行時間型質量分析装置において、
高周波電圧制御手段は、前記イオントラップのＲＦ電極に印加する高周波電圧の振幅を制御するものであること。
【００２７】
１０） 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に配設したシャッタ手段と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記シャッタ手段の開閉を制御して真空チャンバ内に導入するレーザー光の光量を減少させるとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には前記シャッタ手段の開閉を制御して真空チャンバ内に導入するレーザー光の光量を増加させるシャッタ制御手段とを有すること。
【００２８】
１１） 上記１０）に記載する飛行時間型質量分析装置において、
シャッタ手段はポッケルス素子を有し、このポッケルス素子に対する電圧の印加によりレーザー光の遮光時間を制御するものであること。
【００２９】
１２） 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記イオン検出手段に印加する印加電圧の絶対値が小さくなるようにこのイオン検出手段を制御するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には前記イオン検出手段に印加する印加電圧の絶対値が大きくなるようにこのイオン検出手段を制御するイオン検出器電圧制御手段を有すること。
【００３０】
１３） 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記真空チャンバ内に導入する採取試料の量が減少するとともに、前記イオン濃度が所定値より小さい場合には前記真空チャンバ内に導入する採取試料の量が増大するよう前記採取試料の供給系の圧力制御乃至流量制御弁等の弁の開度を調整する弁制御手段を有すること。
【００３１】
１４） 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して前記イオンイオントラプにおけるイオン分子のトラップ時間を制御するトラップ時間制御手段を有すること。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００３３】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係る飛行時間型質量分析装置を示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係る飛行時間型質量分析装置Ａは、図１１に示す従来技術に係る飛行時間型質量分析装置１と基本的な構成は同一である。ただ、かかる飛行時間型質量装置１の真空チャンバ２内に導入される採取試料４の濃度に応じて照射するレーザー光Ｌの強度を適正に制御し得るよう工夫したものである。
【００３４】
すなわち、真空チャンバ２は、図示しない真空ポンプにより真空引きされており、チャンバ内圧力は例えば１０−７〜１０−６ｔｏｒｒ程度になっている。この真空チャンバ２の一端面（図１では左端面）には、試料導入手段であるキャピラリー管３が貫通して配置されている。このキャピラリー管３は、採取試料４を洩れだし分子線５として、真空チャンバ２内に連続的に導入する。
【００３５】
複数枚（本例では３枚）のイオン加速電極６は、ミクロンオーダの多数の孔が形成された電極であり、真空チャンバ２の内部空間のうち、洩れだし分子線５が導入される位置に配置されている。
【００３６】
ＲＦ電極７及びエンドキャップ（電極）８は真空チャンバ２の内部空間に配置されており、ＲＦ電極７とエンドキャップ８によりイオントラップが形成されている。イオントラップを形成するＲＦ電極７とエンドキャップ８は、イオン加速電極６を間に挟んで、キャピラリー管３と対向する位置に配置されている。
【００３７】
真空チャンバ２の周面の一部には、レーザー光挿入窓９が形成されており、このレーザー光挿入窓９には、レーザー光Ｌを透過させるレーザー光透過板９ａが取り付けられている。レーザー光透過板９ａは、気密に取り付けられているため、真空チャンバ２の真空状態は確保される。
【００３８】
真空チャンバ２の外に配置された励起レーザー装置１０はレーザー光（パルスレーザー光）Ｌを発生し、このレーザー光Ｌは集光レンズ１１及びレーザー光透過板９ａを介して真空チャンバ２内に導入され、真空チャンバ２内に導入された採取試料４（即ち、洩れだし分子線５）を照射する。レーザー光照射された洩れだし分子線５はイオン化してイオン分子１２を発生する。
【００３９】
真空チャンバ２の内部空間のうち他端面側（図１では右端面側）には、リフレクタ１３が配置されている。また真空チャンバ２の内部空間のうち、リフレクタ１３により反射されたイオン分子１２を捕捉することができる位置に、イオン検出器１４が配置されている。
【００４０】
上記構成となっている飛行時間型質量分析装置Ａでは、真空チャンバ２内に導入された採取試料４（即ち、洩れだし分子線５）がレーザー光Ｌを照射されてイオン化し、イオン分子１２となる。このイオン分子１２は、イオン加速電極６で加速されてイオントラップ側に送られる。イオントラップ（ＲＦ電極７及びエンドキャップ８）は特定の種類のイオン分子を一時的に捕獲し、捕獲したイオン分子を一定周期で放出する。この放出はＲＦ電極７に高周波数のパルス電圧を印加することで行う。
【００４１】
イオントラップから放出されたイオン分子１２は、真空チャンバ２内をリフレクタ１３に向かって飛行し、リフレクタ１３にて反射してからイオン検出器１４に向かって飛行し、イオン検出器１４にて捕捉される。かくして、イオン検出器１４によりイオン検出がなされる。
【００４２】
この飛行時間型質量分析装置Ａでは、真空チャンバ２内でのイオン分子１２の飛行時間（イオントラップから放出されてイオン検出器１４で捕捉されるまでの時間）を計測することにより、採取試料４に含まれている組成（原子または分子の質量）を求めることができると共に、イオン検出器１４で検出した信号強度の比から採取試料の各組成成分の濃度を求めることができる。
【００４３】
ここで、本形態に係る飛行時間型質量装置Ａは、レーザー光制御手段であるレーザー光制御部１５を有する。このレーザー光制御部１５は、イオン検出器１４で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には励起レーザー装置１０が照射するレーザー光出力が減少するようにこの励起レーザー装置１０を制御するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には励起レーザー装置１０が照射するレーザー光出力が増大するように励起レーザー装置１０を制御する。
【００４４】
かかる飛行時間型質量分析装置Ａにおいて、真空チャンバ２内に導入した採取試料４の濃度が基準濃度よりも減少した場合、レーザー光制御部１５がイオン検出器１４の出力信号である濃度信号のレベルの低下によりこのことを検知する。また、採取試料４の濃度が基準値よりも増加した場合には、前記濃度信号のレベルの増加によりレーザー制御部１５がこのことを検知する。
【００４５】
そして、採取試料４の濃度に合わせて、濃度信号が所定値になるように励起レーザー装置１０の出力を制御する。すなわち、採取試料４の濃度が濃い場合には、レーザー光出力が減少するように、また薄い場合には、レーザー光出力が増加するように励起レーザー装置１０を制御する。
【００４６】
＜第２の実施の形態＞
図２は本発明の第２の実施の形態に係る飛行時間型質量分析装置Ｂを示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係る飛行時間型質量分析装置Ｂは、図１に示す第１の実施の形態と多くの構成部分が同一である。そこで、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００４７】
当該飛行時間型質量分析装置Ｂは、アイリス部１６と、レーザー光制御部１７とを有する。アイリス部１６は、励起レーザー装置１０から照射したレーザー光Ｌが真空チャンバ２内に至るレーザー光Ｌの光路上に配設してある。また、レーザー光制御部１７は、イオン検出器１４で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理し、この濃度信号が所定値より大きい場合には前記アイリス部１６を制御してアイリスを絞る。このことにより前記真空チャンバ２内に導入するレーザー光Ｌのビーム径を減少させるように構成してある。また、前記濃度信号が所定値より小さい場合には前記アイリス部１６を制御してアイリスを開く。このことにより前記レーザー光Ｌのビーム径を増大させるように構成してある。
【００４８】
かかる飛行時間型質量分析装置Ｂにおいて、真空チャンバ２内に導入した採取試料４の濃度が基準濃度よりも減少した場合、レーザー光制御部１７がイオン検出器１４の出力信号である濃度信号のレベルの低下によりこのことを検知する。また、採取試料４の濃度が基準値よりも増加した場合には、前記濃度信号のレベルの増加によりレーザー光制御部１７がこのことを検知する。
【００４９】
そして、採取試料４の濃度に合わせて、濃度信号が所定値になるようにレーザー光透過板９ａを介して真空チャンバ２内に導入するレーザー光Ｌのビーム径を制御する。すなわち、採取試料４の濃度が濃い場合には、レーザー光Ｌのビーム径が減少するように、また薄い場合には、レーザー光Ｌのビーム径が増大するようにアイリスを制御する。
【００５０】
＜第３の実施の形態＞
図３（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る飛行時間型質量分析装置Ｃを示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係る飛行時間型質量分析装置Ｃは、図１に示す第１の実施の形態と多くの構成部分が同一である。そこで、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００５１】
当該飛行時間型質量分析装置Ｃは、集光レンズ系１８、レンズ移動部１９及び集光制御部２０を有する。
【００５２】
集光レンズ系１８は、図３（ｂ）にこの部分を抽出・拡大して示すように、それぞれ焦点距離が異なる複数枚（図３（ｂ）では８枚）の集光レンズ１８ａを円盤２１の同一円上に円環状に配設してなり、この円盤２１がその中央部に固着した回転軸２１ａを介して回動することにより、各集光レンズ１８ａをレーザー光Ｌの光軸上に占位させるように構成してある。このときの集光レンズ系１８の回動はステッピングモータ等の回動駆動部２３で行う。
【００５３】
なお、図３（ｂ）に示す場合は、円盤２１を回動することによりレーザー光Ｌの光軸上に所定の集光レンズ１８ａを占位させたが、回動移動に限るものではない。設置スペースが大きくなるという不利はあるが、直線的な移動で同様の機能を得る構造とすることもできる。
【００５４】
図３（ａ）に戻り、レンズ移動部１９は、励起レーザー装置１０から照射したレーザー光Ｌが真空チャンバ２内に至るレーザー光Ｌの光路上に配設した集光レンズ１８ａを前記光路上に沿って前後方向に直線移動させる。このため、台車１９ａ及びレール１９ｂを有する。台車１９ａは集光レンズ系１８を載置しており、前記光軸方向に伸びるレール１９ｂ上を前後方向（ここで、前方とは真空チャンバ２に向かう方向、後方とはその反対方向をいう。以下、同じ。）に直線移動可能に構成してある。集光制御部２０は、イオン検出器１４で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して、この濃度信号が所定値より大きい場合には、所定値となるように焦点距離が長い所定の集光レンズ１８ａが前記光路上に占位するよう前記集光レンズ系１８を回動移動するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には、所定値となるように焦点距離が短い集光レンズ１８ａが前記光路上に占位するよう前記集光レンズ系１８を回動移動する。
【００５５】
ここで、光路上に占位する集光レンズ１８ａが交換されると、焦点距離も変化する。そこで、同時に、当該集光レンズ１８ａの焦点位置がキャピラリー管３とレーザー光Ｌの光路との交点（以下、この焦点位置を「標準焦点位置」という。）に来るよう、集光制御部２０からの制御信号で台車１９ａをレール１９ｂに沿って移動させることによりその位置を調整する。採取試料４は標準焦点位置を中心とするその近傍部分に供給されるからである。
【００５６】
かかる飛行時間型質量分析装置Ｃにおいて、真空チャンバ２内に導入した採取試料４の濃度が基準濃度よりも減少した場合、集光制御部１９がイオン検出器１４の出力信号である濃度信号のレベルの低下によりこのことを検知する。また、採取試料４の濃度が基準値よりも増加した場合には、前記濃度信号のレベルの増加によりレーザー制御部１６がこのことを検知する。
【００５７】
そして、採取試料４の濃度に合わせて、濃度信号が所定値になるように適切な焦点距離の集光レンズ１８ａを選択し、この集光レンズ１８ａがレーザー光Ｌの光路上に来るように集光レンズ系１８の回動を制御する。すなわち、採取試料４の濃度が濃い場合には、焦点距離の長い集光レンズ１８ａを選択して集光度を緩め、採取試料４の濃度が薄い場合には、焦点距離の短い集光レンズ１８ａを選択して集光度を締める。
【００５８】
同時に、焦点距離の長い集光レンズ１８ａに交換した場合には、レンズ移動部１９を駆動して集光レンズ系１８を後退させるとともに、焦点距離の短い集光レンズ１８ａに交換した場合には、レンズ移動部１９を駆動して集光レンズ系１８を前進させ、何れの場合も集光レンズ１８ａの焦点位置が前記標準焦点位置に占位するように位置調整を行う。
【００５９】
かくして、濃度が濃い場合には、標準焦点位置におけるレーザー光Ｌのエネルギー密度が減少し、濃度が薄い場合には、標準焦点位置におけるレーザー光Ｌのエネルギー密度が増加する。このことにより濃度信号のレベルが適正なものとなる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、集光レンズ１８ａを交換した場合には、交換した集光レンズ１８ａの焦点距離に合わせてその焦点位置が標準焦点位置に来るように制御したが、必ずしもこのように構成する必要はない。濃度制御の精度は若干劣るが、単に集光レンズ１８ａを交換するだけでも、また集光レンズを交換することなく、その前記光路上の位置を変えるだけでも、標準焦点位置におけるレーザー光の集光度を変えることができ、この部分のイオン密度を制御することができる。すなわち、何れにしてもレーザー光の集光度を制御することにより、イオン濃度を適正に制御する。
【００６１】
また、本形態における集光レンズ１８ａの選定及びその前後方向位置の選定に当たっては、焦点距離等、集光レンズ１８に関するパラメータと、イオン検出器１４の濃度信号との相関関係を予め求めておき、このデータをマップデータとして集光制御部２０に記憶しておくことで、このデータを利用して所定の濃度信号に応じた集光レンズ１８及びその位置のデータを得、かかるデータを利用して集光レンズ１８を選択するとともに、その位置を決めれば良い。
【００６２】
＜第４の実施の形態＞
図４は本発明の第４の実施の形態に係る飛行時間型質量分析装置Ｄを示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係る飛行時間型質量分析装置Ｄは、図１に示す第１の実施の形態と多くの構成部分が同一である。そこで、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００６３】
当該飛行時間型質量分析装置Ｄは、高周波電源２４によるイオントラップのＲＦ電極７に対するパルス状の高周波電圧の印加を制御する高周波電源制御部２５を有している。この高周波電源制御部２５は、高周波電圧の立ち下がり時点と、励起レーザー装置１０がパルス状のレーザー光Ｌを照射する時点との間隔を制御するものである。すなわち、高周波電源制御部２５には、前記レーザー光Ｌを照射したタイミングを表すタイミング信号を入力しており、このタイミングを基準として高周波電圧の立ち下がり時点のタイミングを制御する方式を採用している。これは、立ち上がりのタイミングを制御しても勿論良い。
【００６４】
ここで、イオントラップは四重極質量分析方式のもので、ＲＦ電極７に印加する高周波電圧は、例えば１ＭＨｚであり、レーザー光Ｌの照射パルスは、例えば１００ｐｓの数百Ｈｚ（例えば５００Ｈｚ）のものを用いている。かかる質量分析方式においては、前記照射パルスによりイオン加速電極６でイオン化され、２０乃至３０μｓ後にイオントラップの位置に至るイオン分子１２をＲＦ電極７に印加する高周波電圧の周波数で決まるイオン分子１２を捕捉して、その後リフレクタ１３に向けて放出するようになっている。かかる捕捉・放出の動作は、レーザー光Ｌの照射パルスの立ち上がり毎に、高周波電圧パルスを立ち上がらせることにより行う。
【００６５】
図５は、ＲＦ電極７に印加する高周波電圧の立ち下がり時点と、励起レーザー装置１０がパルス状のレーザー光Ｌを照射する時点との間隔ｔ（ｍｓ）を横軸に採り、対応する濃度信号の信号強度を縦軸に採った場合の特性図である。同図に示すように、３．２７（ｍｓ）近傍に信号強度の最大値が存在し、この近傍で最も効率よくイオン分子１２が得られていることが分かる。かかる特性を利用して、本形態では、イオン検出器１４で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して、この濃度信号が所定値より大きい場合には、前記ＲＦ電極７に対する高周波電圧の印加を制御することにより、最も高効率にイオン分子１２を放出する最適値（図５の場合は３．２７（ｍｓ）近傍）から離れるように前記間隔ｔを制御する。一方、前記濃度信号が所定値より小さい場合には、前記ＲＦ電極７に対する高周波電圧の印加を制御することにより、前記最適値（図５の場合は３．２７（ｍｓ）近傍）に近づくように前記間隔ｔを制御する。
【００６６】
かかる飛行時間型質量分析装置Ｄにおいて、真空チャンバ２内に導入した採取試料４の濃度が基準濃度よりも減少した場合、高周波電源制御部２５がイオン検出器１４の出力信号である濃度信号のレベルの低下によりこのことを検知する。また、採取試料４の濃度が基準値よりも増加した場合には、前記濃度信号のレベルの増加により高周波電源制御部２５がこのことを検知する。
【００６７】
そして、採取試料４の濃度に合わせて、濃度信号が所定値になるように高周波電源２４を介してＲＦ電極７に印加する高周波電圧パルスの印加タイミングを制御する。すなわち、採取試料４の濃度が濃い場合には、前記最適値から離れるように、また薄い場合には、前記最適値に近づくように高周波電源２４を制御する。
【００６８】
なお、本実施の形態では、前記間隔ｔを制御することにより、イオン分子１２の濃度を制御するようにしたが、同様のことは、ＲＦ電極７に印加する高周波電圧の周波数乃至振幅を制御することによっても実現し得る。何れの場合もイオントラップにトラップされるイオンの質量域によりイオン分子１２の濃度が増減する性質を利用するものである。すなわち、周波数乃至振幅に応じて最もイオン分子１２の濃度が大きくなる最適値が存在するが、濃度信号が大きい場合にはこの最適値から離れるように、また濃度信号が小さい場合にはこの最適値に近づくように制御する。例えば、印加する高周波電圧の最適周波数振幅が図６（ａ）に示すような波形であった場合、図６（ｂ）に示すような波形の高周波電圧を印加する。
【００６９】
＜第５の実施の形態＞
図７は本発明の第５の実施の形態に係る飛行時間型質量分析装置Ｅを示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係る飛行時間型質量分析装置Ｅは、図１に示す第１の実施の形態と多くの構成部分が同一である。そこで、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００７０】
当該飛行時間型質量分析装置Ｅは、シャッタ部２６及びシャッタ制御部２７を有する。シャッタ部２６は、励起レーザー装置１０から照射したレーザー光Ｌが真空チャンバ２内に至るレーザー光Ｌの光路上に配設してある。シャッタ制御部２７は、イオン検出器１４で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記シャッタ部２６の開閉を制御して真空チャンバ２内に導入するレーザー光Ｌの光量を減少させるとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には前記シャッタ部２６の開閉を制御して真空チャンバ２内に導入するレーザー光Ｌの光量を増加させる。
【００７１】
前記シャッタ部２６は、ポッケルス素子を利用して好適に作製することができる。すなわち、ポッケルス素子はこれに電圧を印加することにより光透過偏向特性が変化する。一方、レーザー光Ｌは偏向方向をもっている。したがって、ポッケルス素子に電圧を印加して偏向方向を変化させてやればレーザー光Ｌを遮光する、いわゆるシャッタとして機能させることができ、遮光時間が短ければその分レーザー光Ｌの光量は増加し、長ければ光量が減少する。
【００７２】
かかる飛行時間型質量分析装置Ｅにおいて、真空チャンバ２内に導入した採取試料４の濃度が基準濃度よりも減少した場合、高周波電源制御部２５がイオン検出器１４の出力信号である濃度信号のレベルの低下によりこのことを検知する。また、採取試料４の濃度が基準値よりも増加した場合には、前記濃度信号のレベルの増加により高周波電源制御部２５がこのことを検知する。
【００７３】
そして、採取試料４の濃度に合わせて、濃度信号が所定値になるようにシャッタ制御部２７を介してポッケルス素子からなるシャッタ部２６に印加するパルス電圧のデューティを変化させる。すなわち、採取試料４の濃度が濃い場合には、遮光時間を増大させるべく前記デューティが長くなるように、また薄い場合には、遮光時間を減少させるべく前記デューティが短くなるように制御する。このとき、シャッタ制御部２７内に濃度信号とデューティとの関係を対応づけたマップを用意しておけば、これを参照しつつ良好なシャッタ制御を行うことができる。また、パルス状のレーザー光Ｌの数を制御することによっても同様の光量制御が可能になる。すなわち、濃度信号が大きい場合は、基準の状態からレーザー光Ｌのパルス数を間引いてその数を減じ、濃度信号が小さい場合は、基準の状態にレーザー光Ｌのパルス数を加えてその数を増加させる。
【００７４】
なお、図示は省略するが、次のような装置構成とすることによっても濃度信号に応じたイオン分子１２の濃度を適正に制御することができる。なお、それぞれの例は図１に示す第１の実施の形態と多くの構成部分が同一である。そこで、図１と同一部材については、同図と同一の符号を用いる。
【００７５】
▲１▼ イオン検出器１４の感度を増減させる。
本例は、イオン検出器１４に印加する電圧を制御するイオン検出器電圧制御部を有するものである。ここで、イオン検出器電圧制御部は、イオン検出器１４で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には、イオン検出器１４に印加する印加電圧の絶対値が小さくなるように当該イオン検出器１４を制御するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には、イオン検出器１４に印加する印加電圧の絶対値が大きくなるように当該イオン検出器１４を制御する。かくして、イオン分子１２の濃度を当該飛行時間型質量分析装置のダイナミックレンジに徴し適正なものとする。
【００７６】
図８は横軸にイオン検出器１４の印加電圧（ｖ）を採り、縦軸に濃度信号の信号強度を採った特性図である。同図に示すように、イオン検出器１４の印加電圧の絶対値が小さくなるにつれ信号強度も小さくなっている。そこで、かかる特性を利用して上述の如くイオン検出器１４の印加電圧を制御すれば、イオン分子１２の濃度を適正に制御することができる。
【００７７】
▲２▼ 採取試料４の供給系の圧力調整弁乃至流量調整弁を調整することによりキャピラリー管３を介して真空チャンバ２内に供給する採取試料４の導入量を変化させる。
本例は、採取試料４の供給系の圧力調整弁乃至流量調整弁の開度を調整する弁開度制御部を有するものである。ここで、弁開度制御部は、イオン検出器１４で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には、前記圧力制御弁を開いて圧力が低下するように、また流量調整弁を閉じて流量が減少するように制御する。一方、前記濃度信号が所定値より小さい場合には、前記圧力制御弁を閉じて圧力が増加するように、また流量調整弁を開いて流量が増加するように制御する。かくして、イオン分子１２の濃度を当該飛行時間型質量分析装置のダイナミックレンジに徴し適正なものとする。
【００７８】
図９は横軸に採取試料（ガス）４の導入量を採り、縦軸に濃度信号の信号強度を採った特性図である。同図に示すように、真空チャンバ２内へのガス導入量が増加するにつれ信号強度も大きくなっている。そこで、かかる特性を利用して上述の如くキャピラリ管３を介して真空チャンバ２内に供給されるガス供給量を制御すれば、イオン分子１２の濃度を適正に制御することができる。
【００７９】
▲３▼ イオントラップにおけるトラップ時間を制御する。すなわち、図１０に示すように、イオントラップのイオントラップ時間（図１０の横軸に示す。）を短くするにつれて信号強度（図１０の縦軸に示す。）も小さくなっていく。そこで、かかる特性を利用して上述の如くイオントラップにおけるトラップ時間を制御すればイオン分子１２の濃度を適正に制御することができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明したように、請求項１に記載する発明は、
真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記レーザー光照射手段が照射するレーザー光出力が減少するようにこのレーザー光照射手段を制御するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には前記レーザー光出力が増大するようにレーザー光照射手段を制御するレーザー光制御手段を有するので、
イオン加速電極の部分でイオン化される採取試料はこの部分に照射されるレーザ光の出力に比例する。したがって、イオン検出手段の出力信号である濃度信号に基づき真空チャンバ内のイオン分子の濃度を適正に調整し得る。
この結果、本発明によれば、真空チャンバ内に供給する採取試料の濃度の増減に対応し、適切な計測条件の補正が可能となる。したがって、計測濃度範囲が増大するとともに計測精度が向上するという効果を奏する。また、計測濃度の増減に対応したイオントラップ及びイオン検出手段の計測条件の補正が可能となり、当該部分の損傷を可及的に低減し得るという効果も奏する。
【００８１】
請求項２に記載する発明は、請求項１に記載する発明と同様に、
真空チャンバ、キャピラリー管、レーザー光照射手段、イオン加速電極、イオントラップ及びイオン検出手段を有する飛行時間型質量分析装置において、
前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に配設したアイリス手段と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記アイリス手段を制御してアイリスを絞ることにより前記真空チャンバ内に導入するレーザー光のビーム径を減少させるとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には前記アイリス手段を制御してアイリスを開くことにより前記レーザー光のビーム径を増大させるレーザー光制御手段を有するので、
請求項１と同様の効果をレーザー光のビーム径の増減により実現し得る。
【００８２】
請求項３に記載する発明は、請求項１に記載する発明と同様に、
真空チャンバ、キャピラリー管、レーザー光照射手段、イオン加速電極、イオントラップ及びイオン検出手段を有する飛行時間型質量分析装置において、
異なる焦点距離を有する複数のレンズを集合してなり、前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に前記各レンズが順次占位し得るよう移動可能となっている集光レンズ系と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して、この濃度信号が所定値より大きい場合には、所定値となるように焦点距離が長い所定のレンズが前記光路上に占位するよう前記集光レンズ系を移動するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には、所定値となるように焦点距離が短いレンズが前記光路上に占位するよう前記集光レンズ系を移動してレーザー光の集光度を制御する集光制御手段とを有するので、
焦点距離が異なる集光レンズを適宜選択して集光度を制御することにより真空チャンバ内における採取試料のイオン化を制御することができる。
すなわち、焦点距離の異なる集光レンズの交換によりレーザー光の集光度を制御して請求項１と同様の効果を得る。
【００８３】
請求項４に記載する発明は、請求項１に記載する発明と同様に、
真空チャンバ、キャピラリー管、レーザー光照射手段、イオン加速電極、イオントラップ及びイオン検出手段を有する飛行時間型質量分析装置において、
前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に配設した集光レンズを前記光路上に沿って前後に直線移動させるレンズ移動手段と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して、この濃度信号が所定値となるように前記レンズ移動手段を前後方向に移動して集光レンズの焦点位置を調節してレーザー光の集光度を制御する集光制御手段とを有するので、
集光レンズの前後位置を変化させて焦点位置を制御することにより真空チャンバ内における採取試料のイオン化を制御することができる。
すなわち、焦点位置を調節することによりレーザー光の集光度を制御して請求項１と同様の効果を得る。
【００８４】
請求項５に記載する発明は、請求項１に記載する発明と同様に、
真空チャンバ、キャピラリー管、レーザー光照射手段、イオン加速電極、イオントラップ及びイオン検出手段を有する飛行時間型質量分析装置において、
異なる焦点距離を有する複数のレンズを集合してなり、前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に前記各レンズが順次占位し得るよう移動可能となっている集光レンズ系と、
この集光レンズ系を前記光路上に沿って前後に直線移動させるレンズ位置移動手段と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して、この濃度信号が所定値より大きい場合には、所定値となるように焦点距離が長い所定のレンズが前記光路上に占位するよう前記集光レンズ系を移動するとともに前記レンズ移動手段を前記真空チャンバと反対側に移動して集光レンズの焦点位置を調節する一方、前記濃度信号が所定値より小さい場合には、所定値となるように焦点距離が短いレンズが前記光路上に占位するよう前記集光レンズ系を移動するとともに前記レンズ移動手段を前記真空チャンバ側に移動して集光レンズの焦点位置を調節してレーザー光の集光度を制御する集光制御手段とを有するので、
イオン濃度に対応する最適な焦点距離の集光レンズを選択するともに、選択した集光レンズに固有の焦点位置の調整も行うことができる。
この結果、レーザー光の集光度を正確に制御することができ、最も高精度に集光度の制御によるイオン濃度の制御を行うことができる。すなわち、請求項１に記載する発明の効果を、極めて顕著なものとすることができる。
【００８５】
請求項６に記載する発明は、請求項１に記載する発明と同様に、
真空チャンバ、キャピラリー管、レーザー光照射手段、イオン加速電極、イオントラップ及びイオン検出手段を有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して、この濃度信号が所定値より大きい場合には、前記イオントラップのＲＦ電極に対する高周波電圧の印加を制御することにより、最も高効率にイオン分子を放出する最適値から離れるように前記高周波電圧の印加条件を制御するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には、前記ＲＦ電極に対する高周波電圧の印加を制御することにより、前記最適値に近づくように前記高周波電圧の印加条件を制御する高周波電圧制御手段を有するので、
高周波電圧の印加条件を制御することによりイオントラップから放出されるイオン分子の量を制御することができる。
すなわち、イオントラップのＲＦ電極に対する高周波電圧の印加条件を制御することにより請求項１と同様の効果を得る。
【００８６】
請求項７に記載する発明は、請求項６に記載する飛行時間型質量分析装置において、
高周波電圧制御手段は、前記レーザー光照射手段によるパルスレーザー光の照射タイミングと前記イオントラップのＲＦ電極に印加するパルス状の高周波電圧の立ち上がり乃至立ち下がりとの間の間隔を制御するものであるので、
請求項６の効果を前記間隔を制御することにより得る。
【００８７】
請求項８に記載する発明は、請求項６に記載する飛行時間型質量分析装置において、
高周波電圧制御手段は、前記イオントラップのＲＦ電極に印加する高周波電圧の周波数を制御するものであるので、
請求項６の効果を前記周波数を制御することにより得る。
【００８８】
請求項９に記載する発明は、請求項６に記載する飛行時間型質量分析装置において、
高周波電圧制御手段は、前記イオントラップのＲＦ電極に印加する高周波電圧の振幅を制御するものであるので、
請求項６の効果を前記振幅を制御することにより得る。
【００８９】
請求項１０に記載する発明は、請求項１に記載する発明と同様に
真空チャンバ、キャピラリー管、レーザー光照射手段、イオン加速電極、イオントラップ及びイオン検出手段を有する飛行時間型質量分析装置において、
前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に配設したシャッタ手段と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記シャッタ手段の開閉を制御して真空チャンバ内に導入するレーザー光の光量を減少させるとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には前記シャッタ手段の開閉を制御して真空チャンバ内に導入するレーザー光の光量を増加させるシャッタ制御手段とを有するので、
真空チャンバ内に導入するレーザー光の光量を制御することによりイオン化する採取試料のイオン濃度を制御し得る。
すなわち、シャッタ手段によるレーザー光の遮光時間を制御することにより請求項１に記載する効果を得る。
【００９０】
請求項１１に記載する発明は、請求項１０に記載する飛行時間型質量分析装置において、
シャッタ手段はポッケルス素子を有し、このポッケルス素子に対する電圧の印加によりレーザー光の遮光時間を制御するものであるので、
請求項１０に記載するシャッタ手段の機能をポッケルス素子で実現したので、簡単な構成で、同項に記載する発明の効果を得る。
【００９１】
請求項１２に記載する発明は、請求項１に記載する発明と同様に、
真空チャンバ、キャピラリー管、レーザー光照射手段、イオン加速電極、イオントラップ及びイオン検出手段を有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記イオン検出手段に印加する印加電圧の絶対値が小さくなるようにこのイオン検出手段を制御するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には前記イオン検出手段に印加する印加電圧の絶対値が大きくなるようにこのイオン検出手段を制御するイオン検出器電圧制御手段を有するので、
イオン検出器の印加電圧を制御することにより請求項１と同様の効果を得る。
【００９２】
請求項１３に記載する発明は、請求項１に記載する発明と同様に
真空チャンバ、キャピラリー管、レーザー光照射手段、イオン加速電極、イオントラップ及びイオン検出手段を有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記真空チャンバ内に導入する採取試料の量が減少するとともに、前記イオン濃度が所定値より小さい場合には前記真空チャンバ内に導入する採取試料の量が増大するよう前記採取試料の供給系の圧力制御乃至流量制御弁等の弁の開度を調整する弁制御手段を有するので、
真空チャンバ内に導入する採取試料の量を制御することにより請求項１に記載する発明と同様の効果を得る。
【００９３】
請求項１４に記載する発明は、請求項１に記載する発明と同様に
真空チャンバ、キャピラリー管、レーザー光照射手段、イオン加速電極、イオントラップ及びイオン検出手段を有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して前記イオンイオントラプにおけるイオン分子のトラップ時間を制御するトラップ時間制御手段を有するので、
イオントラップにおけるイオン分子のトラップ時間を制御することで、請求項１に記載する発明と同様の効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示すブロック線図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示すブロック線図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態を示すブロック線図である。
【図５】図４に示す第４の実施の形態においてＲＦ電極に印加する高周波電圧の立ち下がり時点と、励起レーザー装置がパルス状のレーザー光Ｌを照射する時点との間隔ｔ（ｍｓ）を横軸に採り、対応する濃度信号の信号強度を縦軸に採った場合の特性図である。
【図６】ＲＦ電極に印加する高周波電圧の最適周波数（ａ）の波形と、非最適周波数の波形との関係を示す波形図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態を示すブロック線図である。
【図８】横軸にイオン検出器の印加電圧（ｖ）を採り、縦軸に濃度信号の信号強度を採った特性図である。
【図９】横軸に採取試料（ガス）の導入量を採り、縦軸に濃度信号の信号強度を採った特性図である。
【図１０】横軸にイオントラップ時間を採り、縦軸に濃度信号の信号強度を採った特性図である。
【図１１】従来技術に係る飛行時間型質量分析装置を示すブロック線図である。
【符号の説明】
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、 飛行時間型質量分析装置
Ｌ レーザー光
２ 真空チャンバ
３ キャピラリー管
４ 採取試料
６ イオン加速電極
７ ＲＦ電極
１０ 励起レーザー装置
１２ イオン分子
１４ イオン検出器
１５ レーザー光制御部
１６ アイリス部
１７ レーザー光制御部
１８ 集光レンズ系
１８ａ 集光レンズ
１９ レンズ移動部
２０ 集光制御部
２４ 高周波電源
２５ 高周波電源制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a time-of-flight mass spectrometer, and is particularly useful when applied to the detection of trace chemical species such as PCB.
[0002]
[Prior art]
Mass spectrometry is a technique applied as a method for measuring trace concentrations of organic compounds because of its high chemical species selectivity and high measurement sensitivity. Recently, a sample gas direct introduction type time-of-flight mass spectrometry method using an ionization source such as a laser has been developed to reduce not only the measurement of trace concentrations of each chemical species, such as the detection of PCB in the sample gas, but also the measurement time. It is becoming a method that contributes to
[0003]
Here, a sample gas direct introduction type time-of-flight mass spectrometer (TOFMS) using a laser as an ionization source will be described with reference to FIG.
[0004]
As shown in FIG. 11, the vacuum chamber 2 of the time-of-flight mass spectrometer 1 is evacuated by a vacuum pump (not shown). -7 -10 -6 It is about torr. A capillary tube 3 serving as a sample introduction means is disposed through one end surface (left end surface in FIG. 11) of the vacuum chamber 2 so as to penetrate therethrough. The capillary tube 3 continuously introduces the collected sample 4 into the vacuum chamber 2 as a leaked molecular beam 5.
[0005]
A plurality of (three in this example) ion accelerating electrodes 6 are electrodes in which a large number of micron-order holes are formed, and in the internal space of the vacuum chamber 2, the leakage molecular beam 5 is introduced. Has been placed.
[0006]
The RF electrode 7 and the end cap (electrode) 8 are disposed in the internal space of the vacuum chamber 2, and an ion trap is formed by the RF electrode 7 and the end cap 8. The RF electrode 7 and the end cap 8 that form the ion trap are disposed at positions facing the capillary tube 3 with the ion acceleration electrode 6 interposed therebetween.
[0007]
A laser light insertion window 9 is formed on a part of the peripheral surface of the vacuum chamber 2, and a laser light transmission plate 9 a that transmits the laser light L is attached to the laser light insertion window 9. Since the laser light transmission plate 9a is airtightly attached, the vacuum state of the vacuum chamber 2 is ensured.
[0008]
The excitation laser device 10 arranged outside the vacuum chamber 2 generates laser light (pulse laser light) L, and this laser light L is introduced into the vacuum chamber 2 through the condenser lens 11 and the laser light transmitting plate 9a. Then, the sample 4 (that is, the leaking molecular beam 5) introduced into the vacuum chamber 2 is irradiated. The leakage molecular beam 5 irradiated with the laser beam is ionized to generate ion molecules 12.
[0009]
A reflector 13 is disposed on the other end surface side (the right end surface side in FIG. 11) of the internal space of the vacuum chamber 2. In addition, an ion detector 14 is disposed in a position where the ion molecules 12 reflected by the reflector 13 can be captured in the internal space of the vacuum chamber 2.
[0010]
In the time-of-flight mass spectrometer 1 configured as described above, the sample 4 (that is, the leaking molecular beam 5) introduced into the vacuum chamber 2 is ionized by being irradiated with the laser beam L, and Become. The ion molecules 12 are accelerated by the ion acceleration electrode 6 and sent to the ion trap side. The ion trap (RF electrode 7 and end cap 8) temporarily captures specific types of ion molecules, and discharges the captured ion molecules at a constant period.
[0011]
The ion molecules 12 emitted from the ion trap fly in the vacuum chamber 2 toward the reflector 13, reflect on the reflector 13, fly toward the ion detector 14, and are captured by the ion detector 14. The Thus, ions are detected by the ion detector 14.
[0012]
The time-of-flight mass spectrometer 1 measures the flight time of the ion molecules 12 in the vacuum chamber 2 (the time from when the ion molecules 12 are released from the ion trap and captured by the ion detector 14), thereby obtaining the sample 4 The composition (the mass of atoms or molecules) contained in the sample can be determined, and the concentration of each component of the sample collected can be determined from the ratio of the signal intensity detected by the ion detector 14.
[0013]
Non-patent document 1 described below exists as a known document disclosing this kind of technology.
[0014]
[Non-Patent Document 1]
ANALYTICAL CHEMISTRY VOL. 59 NO. 1 January 1 1987 31A [Optically Selective Molecular Mass Spectrometry]
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, the time-of-flight mass spectrometer according to the prior art as described above has the following problems.
(1) When the concentration of the collected sample (sample gas) 4 fluctuates excessively or excessively, the signal intensity obtained via the ion detector 14 becomes excessively or excessively low. For this reason, saturation or abnormal decrease of the ion detector signal occurs. This leads to a reduction in the measurement concentration range and a decrease in measurement accuracy. Incidentally, it is necessary to continuously monitor the PCB concentration in the exhaust gas. However, during such continuous monitoring, the concentration of the sampled sample 4 may be particularly fluctuated excessively or excessively. . Therefore, in order to obtain a signal at an appropriate level in any case and realize high-accuracy continuous monitoring, the emergence of a time-of-flight mass spectrometer capable of performing stable high-accuracy measurement over a wide concentration range is expected. ing.
(2) If the state in which the output signal of the ion detector 14 is excessive, that is, the state in which the generated ion molecules 12 are excessive is continued, the ion detector 14 is burned out. May cause damage to the life of the product.
[0016]
In view of the above prior art, the present invention provides a time-of-flight mass spectrometer capable of expanding the measurement concentration range and improving the measurement accuracy and reducing damage to the ion trap means and ion detection means as much as possible. The purpose is to do.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The configuration of the present invention that achieves the above object is characterized by the following points.
[0018]
1) a vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed and the concentration signal is larger than a predetermined value, the laser light irradiation means is set so that the laser light output emitted by the laser light irradiation means decreases. And a laser light control means for controlling the laser light irradiation means so that the laser light output is increased when the concentration signal is smaller than a predetermined value.
[0019]
2) a vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometry method using a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
Iris means arranged on the optical path of the laser light where the laser light emitted from the laser light irradiation means reaches the vacuum chamber;
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed and this concentration signal is larger than a predetermined value, the iris means is controlled to narrow down the iris, and the laser beam introduced into the vacuum chamber is controlled. Laser beam control means for increasing the beam diameter of the laser beam by decreasing the beam diameter and controlling the iris means to open the iris when the density signal is smaller than a predetermined value.
[0020]
3) a vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
A plurality of lenses having different focal lengths are assembled, and the laser light emitted from the laser light irradiation means is movable so that each lens can sequentially occupy the optical path of the laser light reaching the vacuum chamber. A condensing lens system,
When a concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detecting means is processed and this concentration signal is larger than a predetermined value, a predetermined lens having a long focal length is occupied on the optical path so as to be a predetermined value. When the concentration signal is smaller than a predetermined value, the condensing lens system is moved so that a lens having a short focal length occupies the optical path. Condensing control means for moving and controlling the concentration of laser light.
[0021]
4) a vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
A lens moving means for linearly moving a condensing lens arranged on the optical path of the laser light that is irradiated from the laser light irradiating means into the vacuum chamber;
A concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed, the lens moving means is moved in the front-rear direction so that the concentration signal becomes a predetermined value, and the focal position of the condenser lens is adjusted to adjust the focus position. Condensation control means for controlling the degree of light collection.
[0022]
5) a vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
A plurality of lenses having different focal lengths are assembled, and the laser light emitted from the laser light irradiation means is movable so that each lens can sequentially occupy the optical path of the laser light reaching the vacuum chamber. A condensing lens system,
Lens position moving means for linearly moving the condenser lens system back and forth along the optical path;
When a concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detecting means is processed and this concentration signal is larger than a predetermined value, a predetermined lens having a long focal length is occupied on the optical path so as to be a predetermined value. The focusing lens system is moved so that the lens moving means is moved to the opposite side of the vacuum chamber to adjust the focal position of the focusing lens. On the other hand, when the density signal is smaller than a predetermined value, The condenser lens system is moved so that a lens having a short focal length is occupied on the optical path so that the value is adjusted, and the lens moving means is moved to the vacuum chamber side to adjust the focal position of the condenser lens. And condensing control means for controlling the condensing degree of the laser beam.
[0023]
6) a vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detecting means is processed and the concentration signal is larger than a predetermined value, the application of the high frequency voltage to the RF electrode of the ion trap is controlled to achieve the highest efficiency. In addition to controlling the application condition of the high-frequency voltage so as to be away from the optimum value for releasing ion molecules, and when the concentration signal is smaller than a predetermined value, by controlling the application of the high-frequency voltage to the RF electrode, High-frequency voltage control means for controlling the application condition of the high-frequency voltage so as to approach the optimum value;
[0024]
7) In the time-of-flight mass spectrometer described in 6) above,
The high frequency voltage control means controls the interval between the pulse laser light irradiation timing by the laser light irradiation means and the rise or fall of the pulsed high frequency voltage applied to the RF electrode of the ion trap. .
[0025]
8) In the time-of-flight mass spectrometer described in 6) above,
The high frequency voltage control means controls the frequency of the high frequency voltage applied to the RF electrode of the ion trap.
[0026]
9) In the time-of-flight mass spectrometer described in 6) above,
The high frequency voltage control means controls the amplitude of the high frequency voltage applied to the RF electrode of the ion trap.
[0027]
10) a vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
Shutter means disposed on the optical path of the laser light to which the laser light irradiated from the laser light irradiation means reaches the vacuum chamber;
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed and this concentration signal is larger than a predetermined value, the opening and closing of the shutter means is controlled to reduce the amount of laser light introduced into the vacuum chamber. And a shutter control means for controlling the opening and closing of the shutter means to increase the amount of laser light introduced into the vacuum chamber when the density signal is smaller than a predetermined value.
[0028]
11) In the time-of-flight mass spectrometer described in 10) above,
The shutter means has a Pockels element, and controls the light blocking time of the laser light by applying a voltage to the Pockels element.
[0029]
12) a vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed and the concentration signal is larger than a predetermined value, the ion detection means is set so that the absolute value of the applied voltage applied to the ion detection means becomes small. And an ion detector voltage control means for controlling the ion detection means so that the absolute value of the applied voltage applied to the ion detection means is increased when the concentration signal is smaller than a predetermined value.
[0030]
13) a vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detecting means is processed and this concentration signal is larger than a predetermined value, the amount of the collected sample introduced into the vacuum chamber is reduced and the ion concentration is a predetermined value. When it is smaller, it has valve control means for adjusting the opening degree of pressure control or flow control valve of the supply system of the sampled sample so that the amount of sampled sample introduced into the vacuum chamber increases.
[0031]
14) a vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
A trap time control unit for processing a concentration signal representing an ion concentration detected by the ion detection unit to control a trap time of ion molecules in the ion ion trap;
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0033]
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a time-of-flight mass spectrometer according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the time-of-flight mass spectrometer A according to this embodiment has the same basic configuration as the time-of-flight mass spectrometer 1 according to the prior art shown in FIG. However, it is devised so that the intensity of the laser beam L to be irradiated can be appropriately controlled according to the concentration of the sample 4 to be introduced into the vacuum chamber 2 of the time-of-flight mass device 1.
[0034]
That is, the vacuum chamber 2 is evacuated by a vacuum pump (not shown), and the pressure in the chamber is, for example, 10 -7 -10 -6 It is about torr. A capillary tube 3 serving as a sample introduction unit is disposed through one end surface (left end surface in FIG. 1) of the vacuum chamber 2. The capillary tube 3 continuously introduces the collected sample 4 into the vacuum chamber 2 as a leaked molecular beam 5.
[0035]
A plurality of (three in this example) ion accelerating electrodes 6 are electrodes in which a large number of micron-order holes are formed, and in the internal space of the vacuum chamber 2, the leakage molecular beam 5 is introduced. Has been placed.
[0036]
The RF electrode 7 and the end cap (electrode) 8 are disposed in the internal space of the vacuum chamber 2, and an ion trap is formed by the RF electrode 7 and the end cap 8. The RF electrode 7 and the end cap 8 that form the ion trap are disposed at positions facing the capillary tube 3 with the ion acceleration electrode 6 interposed therebetween.
[0037]
A laser light insertion window 9 is formed on a part of the peripheral surface of the vacuum chamber 2, and a laser light transmission plate 9 a that transmits the laser light L is attached to the laser light insertion window 9. Since the laser light transmission plate 9a is airtightly attached, the vacuum state of the vacuum chamber 2 is ensured.
[0038]
The excitation laser device 10 arranged outside the vacuum chamber 2 generates laser light (pulse laser light) L, and this laser light L is introduced into the vacuum chamber 2 through the condenser lens 11 and the laser light transmitting plate 9a. Then, the sample 4 (that is, the leaking molecular beam 5) introduced into the vacuum chamber 2 is irradiated. The leakage molecular beam 5 irradiated with the laser beam is ionized to generate ion molecules 12.
[0039]
A reflector 13 is disposed on the other end surface side (the right end surface side in FIG. 1) of the internal space of the vacuum chamber 2. In addition, an ion detector 14 is disposed in a position where the ion molecules 12 reflected by the reflector 13 can be captured in the internal space of the vacuum chamber 2.
[0040]
In the time-of-flight mass spectrometer A configured as described above, the sample 4 (that is, the leaking molecular beam 5) introduced into the vacuum chamber 2 is ionized by being irradiated with the laser beam L, and Become. The ion molecules 12 are accelerated by the ion acceleration electrode 6 and sent to the ion trap side. The ion trap (RF electrode 7 and end cap 8) temporarily captures specific types of ion molecules, and discharges the captured ion molecules at a constant period. This emission is performed by applying a high-frequency pulse voltage to the RF electrode 7.
[0041]
The ion molecules 12 emitted from the ion trap fly in the vacuum chamber 2 toward the reflector 13, reflect on the reflector 13, fly toward the ion detector 14, and are captured by the ion detector 14. The Thus, ions are detected by the ion detector 14.
[0042]
In this time-of-flight mass spectrometer A, the collected sample 4 is measured by measuring the time of flight of the ion molecules 12 in the vacuum chamber 2 (the time until the ion molecules 12 are released from the ion trap and captured by the ion detector 14). The composition (the mass of atoms or molecules) contained in the sample can be determined, and the concentration of each component of the sample collected can be determined from the ratio of the signal intensity detected by the ion detector 14.
[0043]
Here, the time-of-flight mass apparatus A according to this embodiment includes a laser light control unit 15 that is a laser light control unit. The laser light control unit 15 processes the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detector 14, and when the concentration signal is larger than a predetermined value, the laser light output irradiated by the excitation laser device 10 is decreased. In addition, the excitation laser device 10 is controlled, and when the concentration signal is smaller than a predetermined value, the excitation laser device 10 is controlled so that the output of the laser beam emitted by the excitation laser device 10 is increased.
[0044]
In such a time-of-flight mass spectrometer A, when the concentration of the collected sample 4 introduced into the vacuum chamber 2 is lower than the reference concentration, the level of the concentration signal, which is the output signal of the ion detector 14 by the laser light control unit 15. This is detected by the decrease in. Further, when the concentration of the collected sample 4 increases from the reference value, the laser control unit 15 detects this by increasing the level of the concentration signal.
[0045]
And according to the density | concentration of the extract | collected sample 4, the output of the excitation laser apparatus 10 is controlled so that a density | concentration signal may become a predetermined value. That is, the excitation laser device 10 is controlled so that the laser beam output decreases when the concentration of the collected sample 4 is high, and the laser beam output increases when it is thin.
[0046]
<Second Embodiment>
FIG. 2 is a block diagram showing a time-of-flight mass spectrometer B according to the second embodiment of the present invention. As shown in the figure, the time-of-flight mass spectrometer B according to the present embodiment is the same in many components as the first embodiment shown in FIG. Therefore, the same parts as those in FIG.
[0047]
The time-of-flight mass spectrometer B includes an iris unit 16 and a laser light control unit 17. The iris unit 16 is disposed on the optical path of the laser beam L that the laser beam L emitted from the excitation laser device 10 reaches into the vacuum chamber 2. Further, the laser light control unit 17 processes a concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detector 14, and when the concentration signal is larger than a predetermined value, the iris unit 16 is controlled to narrow down the iris. As a result, the beam diameter of the laser beam L introduced into the vacuum chamber 2 is reduced. When the density signal is smaller than a predetermined value, the iris unit 16 is controlled to open the iris. Thus, the beam diameter of the laser beam L is increased.
[0048]
In such a time-of-flight mass spectrometer B, when the concentration of the collected sample 4 introduced into the vacuum chamber 2 is lower than the reference concentration, the level of the concentration signal that is an output signal of the ion detector 14 by the laser light control unit 17. This is detected by the decrease in. Further, when the concentration of the collected sample 4 increases from the reference value, the laser light controller 17 detects this by increasing the level of the concentration signal.
[0049]
Then, the beam diameter of the laser beam L introduced into the vacuum chamber 2 through the laser beam transmitting plate 9a is controlled so that the concentration signal becomes a predetermined value in accordance with the concentration of the sample 4 to be collected. That is, the iris is controlled so that the beam diameter of the laser light L decreases when the concentration of the sampled sample 4 is high, and so that the beam diameter of the laser light L increases when it is thin.
[0050]
<Third Embodiment>
FIG. 3A is a block diagram showing a time-of-flight mass spectrometer C according to the third embodiment of the present invention. As shown in the figure, the time-of-flight mass spectrometer C according to the present embodiment is the same in many components as the first embodiment shown in FIG. Therefore, the same parts as those in FIG.
[0051]
The time-of-flight mass spectrometer C includes a condensing lens system 18, a lens moving unit 19, and a condensing control unit 20.
[0052]
As shown in FIG. 3B by extracting and enlarging this portion, the condensing lens system 18 includes a plurality of condensing lenses 18a (eight in FIG. 3B) having different focal lengths. Are arranged in an annular shape on the same circle, and the disk 21 is rotated via a rotation shaft 21a fixed to the central portion thereof, so that each condenser lens 18a is placed on the optical axis of the laser light L. It is configured to occupy. At this time, the condensing lens system 18 is rotated by a rotation driving unit 23 such as a stepping motor.
[0053]
In the case shown in FIG. 3B, the predetermined condensing lens 18a is positioned on the optical axis of the laser light L by rotating the disk 21, but it is not limited to the rotational movement. Although there is a disadvantage that the installation space becomes large, a structure that obtains the same function by linear movement can be used.
[0054]
Returning to FIG. 3A, the lens moving unit 19 places a condensing lens 18 a disposed on the optical path of the laser light L to which the laser light L emitted from the excitation laser device 10 reaches the vacuum chamber 2. A straight line is moved back and forth along the line. For this reason, it has the trolley | bogie 19a and the rail 19b. The carriage 19a has a condenser lens system 18 mounted thereon, and the rail 19b extending in the direction of the optical axis extends in the front-rear direction (here, “front” refers to the direction toward the vacuum chamber 2 and “rear” refers to the opposite direction). The same shall apply hereinafter). The condensing control unit 20 processes a concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detector 14, and when the concentration signal is larger than a predetermined value, the predetermined concentration with a long focal length so as to be a predetermined value. The condenser lens system 18 is rotated so that the optical lens 18a occupies the optical path. When the density signal is smaller than a predetermined value, the condenser lens has a short focal length so as to be a predetermined value. The condensing lens system 18 is rotated so that 18a occupies the optical path.
[0055]
Here, when the condensing lens 18a occupied on the optical path is replaced, the focal length also changes. Therefore, at the same time, from the condensing control unit 20 so that the focal position of the condensing lens 18a comes to the intersection of the capillary tube 3 and the optical path of the laser light L (hereinafter, this focal position is referred to as “standard focal position”). The position of the carriage 19a is adjusted by moving the carriage 19a along the rail 19b with the control signal. This is because the sample 4 is supplied to the vicinity of the standard focal position.
[0056]
In such a time-of-flight mass spectrometer C, when the concentration of the collected sample 4 introduced into the vacuum chamber 2 is lower than the reference concentration, the concentration control unit 19 sets the level of the concentration signal that is the output signal of the ion detector 14. This is detected by the decrease in. Further, when the concentration of the collected sample 4 increases from the reference value, the laser control unit 16 detects this by increasing the level of the concentration signal.
[0057]
Then, in accordance with the concentration of the sample 4 to be collected, a condensing lens 18a having an appropriate focal length is selected so that the concentration signal becomes a predetermined value, and the condensing lens 18a is collected so as to be on the optical path of the laser light L. The rotation of the optical lens system 18 is controlled. That is, when the concentration of the collected sample 4 is high, the condensing lens 18a having a long focal length is selected to reduce the light collection degree. When the concentration of the collected sample 4 is low, the condensing lens 18a having a short focal length is selected. Select and tighten the light intensity.
[0058]
At the same time, when the condenser lens 18a is replaced with a long focal distance, the lens moving unit 19 is driven to retract the condenser lens system 18, and when the condenser lens 18a is replaced with a short focal distance, The lens moving unit 19 is driven to move the condenser lens system 18 forward, and in any case, position adjustment is performed so that the focal position of the condenser lens 18a occupies the standard focal position.
[0059]
Thus, when the density is high, the energy density of the laser light L at the standard focus position decreases, and when the density is low, the energy density of the laser light L at the standard focus position increases. As a result, the level of the density signal becomes appropriate.
[0060]
In the present embodiment, when the condenser lens 18a is replaced, control is performed so that the focal position comes to the standard focal position in accordance with the focal length of the replaced condenser lens 18a. There is no need to configure. Although the accuracy of density control is slightly inferior, the degree of condensing of the laser beam at the standard focal position can be changed by simply exchanging the condensing lens 18a or changing the position on the optical path without exchanging the condensing lens. And the ion density of this portion can be controlled. That is, in any case, the ion concentration is appropriately controlled by controlling the degree of condensing of the laser light.
[0061]
Further, in selecting the condensing lens 18a and the position in the front-rear direction in the present embodiment, a correlation between a parameter related to the condensing lens 18 such as a focal length and a concentration signal of the ion detector 14 is obtained in advance. By storing this data as map data in the condensing control unit 20, the condensing lens 18 corresponding to a predetermined density signal and its position data are obtained using this data, and the data is used. The condenser lens 18 may be selected and its position determined.
[0062]
<Fourth embodiment>
FIG. 4 is a block diagram showing a time-of-flight mass spectrometer D according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in the figure, the time-of-flight mass spectrometer D according to this embodiment is the same as the first embodiment shown in FIG. Therefore, the same parts as those in FIG.
[0063]
The time-of-flight mass spectrometer D has a high frequency power supply control unit 25 that controls application of a pulsed high frequency voltage to the RF electrode 7 of the ion trap by the high frequency power supply 24. The high frequency power supply control unit 25 controls the interval between the time when the high frequency voltage falls and the time when the excitation laser device 10 irradiates the pulsed laser beam L. In other words, the high frequency power supply control unit 25 is inputted with a timing signal indicating the timing at which the laser beam L is irradiated, and adopts a method of controlling the timing at the time of falling of the high frequency voltage with reference to this timing. . Of course, this may be done by controlling the rising timing.
[0064]
Here, the ion trap is of a quadrupole mass spectrometry system, the high frequency voltage applied to the RF electrode 7 is, for example, 1 MHz, and the irradiation pulse of the laser light L is, for example, 100 ps of several hundred Hz (for example, 500 Hz). Something is used. In such a mass spectrometry method, ion molecules 12 determined by the frequency of the high-frequency voltage applied to the RF electrode 7 are ionized at the ion acceleration electrode 6 by the irradiation pulse and reach the ion trap position after 20 to 30 μs. Then, it discharges toward the reflector 13 thereafter. Such capture / release operation is performed by raising a high-frequency voltage pulse every time the irradiation pulse of the laser beam L rises.
[0065]
In FIG. 5, the horizontal axis represents the interval t (ms) between the time point when the high-frequency voltage applied to the RF electrode 7 falls and the time point when the excitation laser device 10 irradiates the pulsed laser beam L, and the corresponding concentration signal. It is a characteristic figure at the time of taking the signal intensity of this on the vertical axis | shaft. As shown in the figure, the maximum value of the signal intensity exists in the vicinity of 3.27 (ms), and it can be seen that the ion molecules 12 are most efficiently obtained in the vicinity. By utilizing such characteristics, in this embodiment, a concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detector 14 is processed, and when this concentration signal is larger than a predetermined value, application of a high-frequency voltage to the RF electrode 7 is performed. By controlling the distance t, the interval t is controlled so as to be away from the optimum value (in the case of FIG. 5, near 3.27 (ms)) that releases the ion molecules 12 with the highest efficiency. On the other hand, when the concentration signal is smaller than a predetermined value, the application of the high-frequency voltage to the RF electrode 7 is controlled so as to approach the optimum value (in the case of FIG. 5, near 3.27 (ms)). The interval t is controlled.
[0066]
In such a time-of-flight mass spectrometer D, when the concentration of the collected sample 4 introduced into the vacuum chamber 2 is lower than the reference concentration, the high frequency power supply control unit 25 sets the level of the concentration signal that is the output signal of the ion detector 14. This is detected by the decrease in. Further, when the concentration of the collected sample 4 increases from the reference value, the high frequency power supply control unit 25 detects this by increasing the level of the concentration signal.
[0067]
And according to the density | concentration of the extract | collected sample 4, the application timing of the high frequency voltage pulse applied to the RF electrode 7 via the high frequency power supply 24 is controlled so that a density | concentration signal may become predetermined value. That is, the high frequency power supply 24 is controlled so as to be away from the optimum value when the concentration of the collected sample 4 is high, and close to the optimum value when it is thin.
[0068]
In the present embodiment, the concentration of the ion molecules 12 is controlled by controlling the interval t, but the same thing controls the frequency or amplitude of the high-frequency voltage applied to the RF electrode 7. Can also be realized. In any case, the property that the concentration of the ion molecule 12 increases or decreases depending on the mass region of the ions trapped in the ion trap is used. That is, there is an optimum value at which the concentration of the ionic molecule 12 is greatest depending on the frequency or amplitude, but when the concentration signal is large, the optimum value is separated from the optimum value, and when the concentration signal is small, this optimum value is obtained. Control to approach. For example, when the optimum frequency amplitude of the applied high frequency voltage is a waveform as shown in FIG. 6A, a high frequency voltage having a waveform as shown in FIG. 6B is applied.
[0069]
<Fifth embodiment>
FIG. 7 is a block diagram showing a time-of-flight mass spectrometer E according to a fifth embodiment of the present invention. As shown in the figure, the time-of-flight mass spectrometer E according to the present embodiment is the same in many components as the first embodiment shown in FIG. Therefore, the same parts as those in FIG.
[0070]
The time-of-flight mass spectrometer E includes a shutter unit 26 and a shutter control unit 27. The shutter unit 26 is disposed on the optical path of the laser beam L that the laser beam L emitted from the excitation laser device 10 reaches into the vacuum chamber 2. The shutter control unit 27 processes the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detector 14, and controls the opening / closing of the shutter unit 26 and introduces it into the vacuum chamber 2 when the concentration signal is larger than a predetermined value. The amount of laser light L to be reduced is decreased, and when the concentration signal is smaller than a predetermined value, the opening and closing of the shutter portion 26 is controlled to increase the amount of laser light L introduced into the vacuum chamber 2.
[0071]
The shutter unit 26 can be preferably manufactured using a Pockels element. That is, the Pockels element changes its light transmission deflection characteristics by applying a voltage thereto. On the other hand, the laser beam L has a deflection direction. Accordingly, if the deflection direction is changed by applying a voltage to the Pockels element, the laser beam L can be blocked, so that it can function as a so-called shutter. If the blocking time is short, the amount of the laser beam L is increased accordingly. If it is longer, the amount of light decreases.
[0072]
In the time-of-flight mass spectrometer E, when the concentration of the collected sample 4 introduced into the vacuum chamber 2 is lower than the reference concentration, the high-frequency power supply control unit 25 sets the level of the concentration signal that is the output signal of the ion detector 14. This is detected by the decrease in. Further, when the concentration of the collected sample 4 increases from the reference value, the high frequency power supply control unit 25 detects this by increasing the level of the concentration signal.
[0073]
Then, in accordance with the concentration of the sample 4 to be sampled, the duty of the pulse voltage applied to the shutter unit 26 including the Pockels element is changed via the shutter control unit 27 so that the concentration signal becomes a predetermined value. That is, when the concentration of the sample 4 is high, the duty is increased to increase the light shielding time, and when it is thin, the duty is decreased to decrease the light shielding time. At this time, if a map in which the relationship between the density signal and the duty is associated with each other is prepared in the shutter control unit 27, good shutter control can be performed while referring to this map. Further, the same light amount control is possible by controlling the number of pulsed laser beams L. That is, when the concentration signal is large, the number of pulses of the laser light L is thinned out from the reference state to reduce the number, and when the concentration signal is small, the number of pulses of the laser light L is added to the reference state. increase.
[0074]
Although illustration is omitted, the concentration of the ion molecule 12 according to the concentration signal can be appropriately controlled by adopting the following apparatus configuration. Each example is the same as the first embodiment shown in FIG. Therefore, the same reference numerals as those in FIG.
[0075]
(1) Increase or decrease the sensitivity of the ion detector 14.
This example includes an ion detector voltage control unit that controls the voltage applied to the ion detector 14. Here, the ion detector voltage control unit processes a concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detector 14 and, when this concentration signal is larger than a predetermined value, the applied voltage applied to the ion detector 14. The ion detector 14 is controlled so that the absolute value is small, and when the concentration signal is smaller than a predetermined value, the ion detector is set so that the absolute value of the applied voltage applied to the ion detector 14 is large. 14 is controlled. Thus, the concentration of the ion molecule 12 is made appropriate in the dynamic range of the time-of-flight mass spectrometer.
[0076]
FIG. 8 is a characteristic diagram in which the applied voltage (v) of the ion detector 14 is taken on the horizontal axis and the signal intensity of the concentration signal is taken on the vertical axis. As shown in the figure, the signal intensity decreases as the absolute value of the voltage applied to the ion detector 14 decreases. Therefore, if the voltage applied to the ion detector 14 is controlled as described above using such characteristics, the concentration of the ion molecules 12 can be appropriately controlled.
[0077]
{Circle around (2)} The amount of the collected sample 4 supplied into the vacuum chamber 2 through the capillary tube 3 is changed by adjusting the pressure adjusting valve or flow rate adjusting valve of the supply system of the collected sample 4.
This example has a valve opening degree control unit that adjusts the opening degree of the pressure adjusting valve or flow rate adjusting valve of the supply system of the sampled sample 4. Here, the valve opening degree control unit processes the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detector 14, and when the concentration signal is larger than a predetermined value, the pressure control valve is opened to reduce the pressure. In addition, the flow rate control valve is closed to control the flow rate to decrease. On the other hand, when the concentration signal is smaller than a predetermined value, the pressure control valve is closed to increase the pressure, and the flow rate adjustment valve is opened to control the flow rate to increase. Thus, the concentration of the ion molecule 12 is made appropriate in the dynamic range of the time-of-flight mass spectrometer.
[0078]
FIG. 9 is a characteristic diagram in which the horizontal axis represents the amount of the sample (gas) 4 introduced and the vertical axis represents the signal strength of the concentration signal. As shown in the figure, the signal strength increases as the amount of gas introduced into the vacuum chamber 2 increases. Therefore, if the gas supply amount supplied into the vacuum chamber 2 through the capillary tube 3 is controlled as described above using such characteristics, the concentration of the ion molecules 12 can be appropriately controlled.
[0079]
(3) The trap time in the ion trap is controlled. That is, as shown in FIG. 10, as the ion trap time of the ion trap (shown on the horizontal axis in FIG. 10) is shortened, the signal intensity (shown on the vertical axis in FIG. 10) also decreases. Therefore, if the trap time in the ion trap is controlled as described above using such characteristics, the concentration of the ion molecules 12 can be appropriately controlled.
[0080]
【The invention's effect】
As specifically described above with the embodiment, the invention described in claim 1
A vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed and the concentration signal is larger than a predetermined value, the laser light irradiation means is set so that the laser light output emitted by the laser light irradiation means decreases. Since there is a laser light control means for controlling the laser light irradiation means so as to increase the laser light output when the concentration signal is smaller than a predetermined value,
The sample to be ionized at the portion of the ion acceleration electrode is proportional to the output of the laser beam irradiated to this portion. Therefore, the concentration of ion molecules in the vacuum chamber can be appropriately adjusted based on the concentration signal that is the output signal of the ion detection means.
As a result, according to the present invention, it is possible to correct an appropriate measurement condition in response to an increase or decrease in the concentration of the collected sample supplied into the vacuum chamber. Therefore, the measurement density range is increased and the measurement accuracy is improved. Moreover, it becomes possible to correct the measurement conditions of the ion trap and the ion detection means corresponding to the increase / decrease of the measurement concentration, and the effect that the damage of the part can be reduced as much as possible is also achieved.
[0081]
The invention described in claim 2 is similar to the invention described in claim 1,
In a time-of-flight mass spectrometer having a vacuum chamber, capillary tube, laser light irradiation means, ion acceleration electrode, ion trap and ion detection means,
Iris means arranged on the optical path of the laser light where the laser light emitted from the laser light irradiation means reaches the vacuum chamber;
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed and this concentration signal is larger than a predetermined value, the iris means is controlled to narrow down the iris so that the laser beam introduced into the vacuum chamber is controlled. Since it has a laser beam control means for increasing the beam diameter of the laser beam by reducing the beam diameter and controlling the iris means to open the iris when the density signal is smaller than a predetermined value,
The same effect as in the first aspect can be realized by increasing or decreasing the beam diameter of the laser beam.
[0082]
The invention described in claim 3 is the same as the invention described in claim 1,
In a time-of-flight mass spectrometer having a vacuum chamber, capillary tube, laser light irradiation means, ion acceleration electrode, ion trap and ion detection means,
A plurality of lenses having different focal lengths are assembled, and the laser light emitted from the laser light irradiation means is movable so that each lens can sequentially occupy the optical path of the laser light reaching the vacuum chamber. A condensing lens system,
When a concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detecting means is processed and this concentration signal is larger than a predetermined value, a predetermined lens having a long focal length is occupied on the optical path so as to be a predetermined value. When the concentration signal is smaller than a predetermined value, the condensing lens system is moved so that a lens having a short focal length occupies the optical path. Since it has a condensing control means that moves and controls the condensing degree of the laser light,
The ionization of the collected sample in the vacuum chamber can be controlled by appropriately selecting a condensing lens having a different focal length and controlling the degree of condensing.
That is, the same effect as in the first aspect can be obtained by controlling the degree of condensing of the laser light by exchanging the condensing lenses having different focal lengths.
[0083]
The invention described in claim 4 is similar to the invention described in claim 1,
In a time-of-flight mass spectrometer having a vacuum chamber, capillary tube, laser light irradiation means, ion acceleration electrode, ion trap and ion detection means,
A lens moving means for linearly moving a condensing lens arranged on the optical path of the laser light that is irradiated from the laser light irradiating means into the vacuum chamber;
A concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed, the lens moving means is moved in the front-rear direction so that the concentration signal becomes a predetermined value, and the focal position of the condenser lens is adjusted to adjust the focus position. Since it has a light collection control means for controlling the light collection degree,
By controlling the focal position by changing the front / rear position of the condenser lens, the ionization of the collected sample in the vacuum chamber can be controlled.
That is, by adjusting the focal position, the degree of condensing of the laser light is controlled to obtain the same effect as in the first aspect.
[0084]
The invention described in claim 5 is similar to the invention described in claim 1,
In a time-of-flight mass spectrometer having a vacuum chamber, capillary tube, laser light irradiation means, ion acceleration electrode, ion trap and ion detection means,
A plurality of lenses having different focal lengths are assembled, and the laser light emitted from the laser light irradiation means is movable so that each lens can sequentially occupy the optical path of the laser light reaching the vacuum chamber. A condensing lens system,
Lens position moving means for linearly moving the condenser lens system back and forth along the optical path;
When a concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detecting means is processed and this concentration signal is larger than a predetermined value, a predetermined lens having a long focal length is occupied on the optical path so as to be a predetermined value. The focusing lens system is moved so that the lens moving means is moved to the opposite side of the vacuum chamber to adjust the focal position of the focusing lens. On the other hand, when the density signal is smaller than a predetermined value, The condenser lens system is moved so that a lens having a short focal length is occupied on the optical path so that the value is adjusted, and the lens moving means is moved to the vacuum chamber side to adjust the focal position of the condenser lens. And a condensing control means for controlling the condensing degree of the laser light.
A condensing lens having an optimum focal length corresponding to the ion concentration can be selected, and a focal position specific to the selected condensing lens can be adjusted.
As a result, the concentration of laser light can be accurately controlled, and the ion concentration can be controlled by controlling the concentration with the highest accuracy. That is, the effect of the invention described in claim 1 can be made extremely remarkable.
[0085]
The invention described in claim 6 is similar to the invention described in claim 1,
In a time-of-flight mass spectrometer having a vacuum chamber, capillary tube, laser light irradiation means, ion acceleration electrode, ion trap and ion detection means,
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detecting means is processed and the concentration signal is larger than a predetermined value, the application of the high frequency voltage to the RF electrode of the ion trap is controlled to achieve the highest efficiency. In addition to controlling the application condition of the high-frequency voltage so as to be away from the optimum value for releasing ion molecules, and when the concentration signal is smaller than a predetermined value, by controlling the application of the high-frequency voltage to the RF electrode, Since it has a high frequency voltage control means for controlling the application condition of the high frequency voltage so as to approach the optimum value,
The amount of ion molecules emitted from the ion trap can be controlled by controlling the application condition of the high-frequency voltage.
That is, the same effect as in the first aspect can be obtained by controlling the application condition of the high frequency voltage to the RF electrode of the ion trap.
[0086]
The invention described in claim 7 is the time-of-flight mass spectrometer according to claim 6,
The high frequency voltage control means controls the interval between the pulse laser light irradiation timing by the laser light irradiation means and the rise or fall of the pulsed high frequency voltage applied to the RF electrode of the ion trap. ,
The effect of claim 6 is obtained by controlling the interval.
[0087]
The invention described in claim 8 is the time-of-flight mass spectrometer according to claim 6,
Since the high frequency voltage control means controls the frequency of the high frequency voltage applied to the RF electrode of the ion trap,
The effect of claim 6 can be obtained by controlling the frequency.
[0088]
The invention described in claim 9 is the time-of-flight mass spectrometer according to claim 6,
Since the high frequency voltage control means controls the amplitude of the high frequency voltage applied to the RF electrode of the ion trap,
The effect of claim 6 can be obtained by controlling the amplitude.
[0089]
The invention described in claim 10 is the same as the invention described in claim 1.
In a time-of-flight mass spectrometer having a vacuum chamber, capillary tube, laser light irradiation means, ion acceleration electrode, ion trap and ion detection means,
Shutter means disposed on the optical path of the laser light to which the laser light irradiated from the laser light irradiation means reaches the vacuum chamber;
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed and the concentration signal is larger than a predetermined value, the opening and closing of the shutter means is controlled to reduce the amount of laser light introduced into the vacuum chamber. In addition, when the density signal is smaller than a predetermined value, there is shutter control means for controlling the opening and closing of the shutter means to increase the amount of laser light introduced into the vacuum chamber.
The ion concentration of the sample to be ionized can be controlled by controlling the amount of laser light introduced into the vacuum chamber.
In other words, the effect described in claim 1 can be obtained by controlling the time during which the shutter means shields the laser beam.
[0090]
The invention described in claim 11 is the time-of-flight mass spectrometer according to claim 10,
The shutter means has a Pockels element, and controls the light blocking time of the laser light by applying a voltage to the Pockels element.
Since the function of the shutter means described in claim 10 is realized by the Pockels element, the effect of the invention described in the same paragraph can be obtained with a simple configuration.
[0091]
The invention described in claim 12 is similar to the invention described in claim 1,
In a time-of-flight mass spectrometer having a vacuum chamber, capillary tube, laser light irradiation means, ion acceleration electrode, ion trap and ion detection means,
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed and the concentration signal is larger than a predetermined value, the ion detection means is set so that the absolute value of the applied voltage applied to the ion detection means becomes small. As well as controlling, when the concentration signal is smaller than a predetermined value, it has an ion detector voltage control means for controlling the ion detection means so that the absolute value of the applied voltage applied to the ion detection means becomes large.
An effect similar to that of the first aspect can be obtained by controlling the voltage applied to the ion detector.
[0092]
The invention described in claim 13 is the same as the invention described in claim 1.
In a time-of-flight mass spectrometer having a vacuum chamber, capillary tube, laser light irradiation means, ion acceleration electrode, ion trap and ion detection means,
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detecting means is processed and this concentration signal is larger than a predetermined value, the amount of the collected sample introduced into the vacuum chamber is reduced and the ion concentration is a predetermined value. Since it has a valve control means for adjusting the opening of a pressure control or flow control valve of the collection sample supply system so that the amount of the collection sample to be introduced into the vacuum chamber increases if it is smaller,
The same effect as that of the invention described in claim 1 can be obtained by controlling the amount of the collected sample introduced into the vacuum chamber.
[0093]
The invention described in claim 14 is the same as the invention described in claim 1.
In a time-of-flight mass spectrometer having a vacuum chamber, capillary tube, laser light irradiation means, ion acceleration electrode, ion trap and ion detection means,
Since it has a trap time control means for processing the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means to control the trap time of ion molecules in the ion ion trap,
By controlling the trapping time of ion molecules in the ion trap, the same effect as the invention described in claim 1 can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
5 shows an interval t (ms) between a time point when a high-frequency voltage applied to an RF electrode falls and a time point when the excitation laser device irradiates pulsed laser light L in the fourth embodiment shown in FIG. FIG. 5 is a characteristic diagram when the horizontal axis is taken and the signal intensity of the corresponding density signal is taken on the vertical axis.
FIG. 6 is a waveform diagram showing the relationship between the waveform of the optimum frequency (a) of the high frequency voltage applied to the RF electrode and the waveform of the non-optimal frequency.
FIG. 7 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a characteristic diagram in which the applied voltage (v) of the ion detector is taken on the horizontal axis and the signal intensity of the concentration signal is taken on the vertical axis.
FIG. 9 is a characteristic diagram in which the horizontal axis represents the amount of sample (gas) introduced and the vertical axis represents the signal intensity of the concentration signal.
FIG. 10 is a characteristic diagram in which the horizontal axis represents the ion trap time and the vertical axis represents the signal intensity of the concentration signal.
FIG. 11 is a block diagram showing a time-of-flight mass spectrometer according to the prior art.
[Explanation of symbols]
A, B, C, D, time-of-flight mass spectrometer
L Laser light
2 Vacuum chamber
3 Capillary tube
4 Collected samples
6 Ion acceleration electrode
7 RF electrode
10 Excitation laser equipment
12 Ionic molecules
14 Ion detector
15 Laser light control unit
16 Iris club
17 Laser light control unit
18 Condensing lens system
18a condenser lens
19 Lens moving part
20 Condensing control unit
24 High frequency power supply
25 High frequency power supply controller

Claims (14)

真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記レーザー光照射手段が照射するレーザー光出力が減少するようにこのレーザー光照射手段を制御するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には前記レーザー光出力が増大するようにレーザー光照射手段を制御するレーザー光制御手段を有することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。A vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed and the concentration signal is larger than a predetermined value, the laser light irradiation means is set so that the laser light output emitted by the laser light irradiation means decreases. A time-of-flight mass spectrometer having a laser light control means for controlling the laser light irradiation means so that the laser light output is increased when the concentration signal is smaller than a predetermined value. 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置を用いる飛行時間型質量分析方法において、
前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に配設したアイリス手段と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記アイリス手段を制御してアイリスを絞ることにより前記真空チャンバ内に導入するレーザー光のビーム径を減少させるとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には前記アイリス手段を制御してアイリスを開くことにより前記レーザー光のビーム径を増大させるレーザー光制御手段を有することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。A vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometry method using a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
Iris means arranged on the optical path of the laser light where the laser light emitted from the laser light irradiation means reaches the vacuum chamber;
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed and this concentration signal is larger than a predetermined value, the iris means is controlled to narrow down the iris, and the laser beam introduced into the vacuum chamber is controlled. Laser beam control means for increasing the beam diameter of the laser beam by reducing the beam diameter and controlling the iris means to open the iris when the density signal is smaller than a predetermined value is provided. Time-of-flight mass spectrometer. 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
異なる焦点距離を有する複数のレンズを集合してなり、前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に前記各レンズが順次占位し得るよう移動可能となっている集光レンズ系と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して、この濃度信号が所定値より大きい場合には、所定値となるように焦点距離が長い所定のレンズが前記光路上に占位するよう前記集光レンズ系を移動するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には、所定値となるように焦点距離が短いレンズが前記光路上に占位するよう前記集光レンズ系を移動してレーザー光の集光度を制御する集光制御手段とを有することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。A vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
A plurality of lenses having different focal lengths are assembled, and the laser light emitted from the laser light irradiation means is movable so that each lens can sequentially occupy the optical path of the laser light reaching the vacuum chamber. A condensing lens system,
When a concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detecting means is processed and this concentration signal is larger than a predetermined value, a predetermined lens having a long focal length is occupied on the optical path so as to be a predetermined value. When the concentration signal is smaller than a predetermined value, the condensing lens system is moved so that a lens having a short focal length occupies the optical path. A time-of-flight mass spectrometer having a light collection control unit that moves and controls the light collection degree of the laser light. 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に配設した集光レンズを前記光路上に沿って前後に直線移動させるレンズ移動手段と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して、この濃度信号が所定値となるように前記レンズ移動手段を前後方向に移動して集光レンズの焦点位置を調節してレーザー光の集光度を制御する集光制御手段とを有することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。A vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
A lens moving means for linearly moving a condensing lens arranged on the optical path of the laser light that is irradiated from the laser light irradiating means into the vacuum chamber;
A concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed, the lens moving means is moved in the front-rear direction so that the concentration signal becomes a predetermined value, and the focal position of the condenser lens is adjusted to adjust the focus position. A time-of-flight mass spectrometer having a light collection control means for controlling the degree of light collection. 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
異なる焦点距離を有する複数のレンズを集合してなり、前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に前記各レンズが順次占位し得るよう移動可能となっている集光レンズ系と、
この集光レンズ系を前記光路上に沿って前後に直線移動させるレンズ位置移動手段と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して、この濃度信号が所定値より大きい場合には、所定値となるように焦点距離が長い所定のレンズが前記光路上に占位するよう前記集光レンズ系を移動するとともに前記レンズ移動手段を前記真空チャンバと反対側に移動して集光レンズの焦点位置を調節する一方、前記濃度信号が所定値より小さい場合には、所定値となるように焦点距離が短いレンズが前記光路上に占位するよう前記集光レンズ系を移動するとともに前記レンズ移動手段を前記真空チャンバ側に移動して集光レンズの焦点位置を調節してレーザー光の集光度を制御する集光制御手段とを有することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。A vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
A plurality of lenses having different focal lengths are assembled, and the laser light emitted from the laser light irradiation means is movable so that each lens can sequentially occupy the optical path of the laser light reaching the vacuum chamber. A condensing lens system,
Lens position moving means for linearly moving the condenser lens system back and forth along the optical path;
When a concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detecting means is processed and this concentration signal is larger than a predetermined value, a predetermined lens having a long focal length is occupied on the optical path so as to be a predetermined value. The focusing lens system is moved so that the lens moving means is moved to the opposite side of the vacuum chamber to adjust the focal position of the focusing lens. On the other hand, when the density signal is smaller than a predetermined value, The condenser lens system is moved so that a lens having a short focal length is occupied on the optical path so that the value is adjusted, and the lens moving means is moved to the vacuum chamber side to adjust the focal position of the condenser lens. A time-of-flight mass spectrometer having a light collection control means for controlling the light collection degree of the laser beam. 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して、この濃度信号が所定値より大きい場合には、前記イオントラップのＲＦ電極に対する高周波電圧の印加を制御することにより、最も高効率にイオン分子を放出する最適値から離れるように前記高周波電圧の印加条件を制御するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には、前記ＲＦ電極に対する高周波電圧の印加を制御することにより、前記最適値に近づくように前記高周波電圧の印加条件を制御する高周波電圧制御手段を有することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。A vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detecting means is processed and the concentration signal is larger than a predetermined value, the application of the high frequency voltage to the RF electrode of the ion trap is controlled to achieve the highest efficiency. In addition to controlling the application condition of the high-frequency voltage so as to be away from the optimum value for releasing ion molecules, and when the concentration signal is smaller than a predetermined value, by controlling the application of the high-frequency voltage to the RF electrode, A time-of-flight mass spectrometer having high-frequency voltage control means for controlling application conditions of the high-frequency voltage so as to approach an optimum value. 〔請求項６〕に記載する飛行時間型質量分析装置において、
高周波電圧制御手段は、前記レーザー光照射手段によるパルスレーザー光の照射タイミングと前記イオントラップのＲＦ電極に印加するパルス状の高周波電圧の立ち上がり乃至立ち下がりとの間の間隔を制御するものであることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。In the time-of-flight mass spectrometer described in claim 6,
The high frequency voltage control means controls the interval between the pulse laser light irradiation timing by the laser light irradiation means and the rise or fall of the pulsed high frequency voltage applied to the RF electrode of the ion trap. A time-of-flight mass spectrometer. 〔請求項６〕に記載する飛行時間型質量分析装置において、
高周波電圧制御手段は、前記イオントラップのＲＦ電極に印加する高周波電圧の周波数を制御するものであることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。In the time-of-flight mass spectrometer described in claim 6,
The time-of-flight mass spectrometer is characterized in that the high-frequency voltage control means controls the frequency of the high-frequency voltage applied to the RF electrode of the ion trap. 〔請求項６〕に記載する飛行時間型質量分析装置において、
高周波電圧制御手段は、前記イオントラップのＲＦ電極に印加する高周波電圧の振幅を制御するものであることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。In the time-of-flight mass spectrometer described in claim 6,
The time-of-flight mass spectrometer is characterized in that the high-frequency voltage control means controls the amplitude of the high-frequency voltage applied to the RF electrode of the ion trap. 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記レーザー光照射手段から照射したレーザー光が前記真空チャンバ内に至るレーザー光の光路上に配設したシャッタ手段と、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記シャッタ手段の開閉を制御して真空チャンバ内に導入するレーザー光の光量を減少させるとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には前記シャッタ手段の開閉を制御して真空チャンバ内に導入するレーザー光の光量を増加させるシャッタ制御手段とを有することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。A vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
Shutter means disposed on the optical path of the laser light to which the laser light irradiated from the laser light irradiation means reaches the vacuum chamber;
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed and this concentration signal is larger than a predetermined value, the opening and closing of the shutter means is controlled to reduce the amount of laser light introduced into the vacuum chamber. And a time-of-flight mass that includes shutter control means for controlling the opening and closing of the shutter means to increase the amount of laser light introduced into the vacuum chamber when the concentration signal is smaller than a predetermined value. Analysis equipment. 〔請求項１０〕に記載する飛行時間型質量分析装置において、
シャッタ手段はポッケルス素子を有し、このポッケルス素子に対する電圧の印加によりレーザー光の遮光時間を制御するものであることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。In the time-of-flight mass spectrometer described in claim 10,
A time-of-flight mass spectrometer characterized in that the shutter means has a Pockels element and controls the light blocking time of the laser beam by applying a voltage to the Pockels element. 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記イオン検出手段に印加する印加電圧の絶対値が小さくなるようにこのイオン検出手段を制御するとともに、前記濃度信号が所定値より小さい場合には前記イオン検出手段に印加する印加電圧の絶対値が大きくなるようにこのイオン検出手段を制御するイオン検出器電圧制御手段を有することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。A vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detection means is processed and the concentration signal is larger than a predetermined value, the ion detection means is set so that the absolute value of the applied voltage applied to the ion detection means becomes small. And an ion detector voltage control means for controlling the ion detection means so that an absolute value of an applied voltage applied to the ion detection means is increased when the concentration signal is smaller than a predetermined value. A time-of-flight mass spectrometer. 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理してこの濃度信号が所定値より大きい場合には前記真空チャンバ内に導入する採取試料の量が減少するとともに、前記イオン濃度が所定値より小さい場合には前記真空チャンバ内に導入する採取試料の量が増大するよう前記採取試料の供給系の圧力制御乃至流量制御弁等の弁の開度を調整する弁制御手段を有することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。A vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
An ion acceleration electrode for accelerating the ions generated by this laser light irradiation;
An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
When the concentration signal representing the ion concentration detected by the ion detecting means is processed and this concentration signal is larger than a predetermined value, the amount of the collected sample introduced into the vacuum chamber is reduced and the ion concentration is a predetermined value. When it is smaller, it has valve control means for adjusting the opening degree of a valve such as a pressure control or a flow control valve of the supply system of the sampled sample so as to increase the amount of the sampled sample introduced into the vacuum chamber. A time-of-flight mass spectrometer. 真空チャンバと、
この真空チャンバに貫通・挿入して配置されており、真空チャンバ内に採取試料を導入するキャピラリー管と、
前記真空チャンバ内に導入された採取試料にレーザー光を照射してイオン化させるレーザー光照射手段と、
このレーザー光照射により発生したイオンを加速するイオン加速電極と、
このイオン加速電極から供給されたイオンを一時的に捕獲し、このイオンを一定周期で放出するイオントラップと、
このイオントラップから放出されたイオンを検出するイオン検出手段とを有する飛行時間型質量分析装置において、
前記イオン検出手段で検出したイオン濃度を表す濃度信号を処理して前記イオンイオントラプにおけるイオン分子のトラップ時間を制御するトラップ時間制御手段を有することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。A vacuum chamber;
A capillary tube that is inserted through and inserted into the vacuum chamber and introduces a sample to be collected in the vacuum chamber;
A laser beam irradiation means for irradiating a sample collected in the vacuum chamber with a laser beam to ionize the sample;
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An ion trap that temporarily captures ions supplied from the ion accelerating electrode and discharges the ions at a constant period;
In a time-of-flight mass spectrometer having ion detection means for detecting ions emitted from the ion trap,
A time-of-flight mass spectrometer having a trap time control means for processing a concentration signal representing an ion concentration detected by the ion detection means to control a trap time of ion molecules in the ion ion trap.
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