JP2014022075A - Power supply device, mass spectroscope, and power supply control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置、質量分析装置及び電源制御方法に関し、特に、正負の電力を出力可能な構成に関する。 The present invention relates to a power supply device, a mass spectrometer, and a power supply control method, and more particularly to a configuration capable of outputting positive and negative power.
従来より、同一の出力端子から正極、負極の高電圧を切り替えて出力可能な電源装置が提案されている。このような電源装置においては、発振回路で1次側電圧を発生させ、トランスにより昇圧して2次側に接続した整流回路により高電圧を得る。このような電源装置は、例えば分析対象である試料中の分子をイオン化し、電場、磁場を利用して質量分離して分離されたイオンを検出器で検出する質量分析装置の電源として用いられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a power supply device that can output by switching a positive voltage and a negative voltage from the same output terminal has been proposed. In such a power supply device, a primary side voltage is generated by an oscillation circuit, and a high voltage is obtained by a rectifier circuit boosted by a transformer and connected to the secondary side. Such a power supply device is used as a power source for a mass spectrometer that ionizes molecules in a sample to be analyzed, and performs mass separation using an electric field and a magnetic field to detect separated ions with a detector.
試料中の分子をイオン化する方法として、大気圧誘電体バリア放電方式が知られている。このバリア放電は、試料を導入した放電部にパルス状あるいは正弦波状の高電圧を印加して放電電流を流し、試料中の分子をイオン化するものである。 As a method for ionizing molecules in a sample, an atmospheric pressure dielectric barrier discharge method is known. In this barrier discharge, a pulsed or sinusoidal high voltage is applied to a discharge part into which a sample is introduced to flow a discharge current, and molecules in the sample are ionized.
このような質量分析装置に用いられる高圧電源の回路構成として、フォワード型ハーフブリッジ方式パルス電源およびプッシュプル方式パルス電源が知られている(例えば、特許文献1参照)。この方式は、1次側入力部に2つのコイルを設け、その接続点から電源を供給し、いずれかのコイルに流す電流をスイッチングパルスで切り替え、2次側チョークコイルに貯めたエネルギーを負荷側に供給する方式である。 As a circuit configuration of a high-voltage power supply used in such a mass spectrometer, a forward-type half-bridge pulse power supply and a push-pull pulse power supply are known (see, for example, Patent Document 1). In this method, two coils are provided in the primary side input section, power is supplied from the connection point, the current flowing through one of the coils is switched with a switching pulse, and the energy stored in the secondary side choke coil is loaded on the load side. It is a method to supply to.
フォワード型パルス電源は、電流方向を切り替えるため1次側に2つのコイルが必要であり、回路が大型なものとなってしまう。装置の小型化のためには、コイルを1つだけとする構成が望まれる。また、分析する試料中に含まれる物質の成分により、イオン化に最適な高圧電源波形、例えば正負の極性が異なってくるため、物質に応じた最適波形を出力できる電源構成であることが望ましい。尚、このような課題は、質量分析装置に適用される電源装置に限らず、正負の極性を出力可能な電源装置全般において課題となり得る。 The forward-type pulse power source requires two coils on the primary side in order to switch the current direction, resulting in a large circuit. In order to reduce the size of the apparatus, a configuration with only one coil is desired. In addition, since a high-voltage power supply waveform that is optimal for ionization, for example, positive and negative polarities, differs depending on the component of the substance contained in the sample to be analyzed, a power supply configuration that can output an optimal waveform corresponding to the substance is desirable. Such a problem is not limited to a power supply device applied to a mass spectrometer, but can be a problem in general power supply devices that can output positive and negative polarities.
そこで、本発明では、正負両極の直流高電圧を出力可能であって小型化に適した電源装置を得ることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to obtain a power supply device that can output a positive and negative DC high voltage and is suitable for miniaturization.
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、正負両極の電圧を出力可能な電源装置であって、2次側コイルが出力端子6に接続されたトランス5と、トランス5の1次側コイルの一方の端子とシステムグランドとの導通状態を切り替えるスイッチングFET1と、スイッチングFET1と並列に接続された共振用コンデンサ2と、トランス5の1次側コイルのもう一方の端子とシステムグランドとの導通状態を切り替えるスイッチングFET3と、スイッチングFET3と並列に接続された共振用コンデンサ4と、1次側コイルの一方の端子と制御電圧源7との導通状態を切り替えるスイッチ8と、他方の端子と制御電圧源7との導通状態を切り替えるスイッチ9とを含むことを特徴とする。
In order to solve the above problems, an aspect of the present invention is a power supply device capable of outputting positive and negative voltage, a
また、本発明の他の態様は、イオン化した試料を電圧をかけた減圧空間中で飛行させ、その飛行態様を検出することにより試料の質量分析を行う質量分析装置であって、上述した電源装置により減圧空間中に電圧をかけることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a mass spectrometer for performing mass analysis of a sample by flying an ionized sample in a decompressed space to which a voltage is applied and detecting the flight mode, the power supply device described above To apply a voltage to the decompression space.
本発明によれば、正負両極の直流高電圧を出力可能であって小型化に適した電源装置を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the direct-current high voltage of both positive and negative poles can be output, and the power supply device suitable for size reduction can be obtained.
実施の形態1.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る高電圧発生回路の構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係る電源装置はフライバック方式の高電圧発生回路を基本としている。はじめに図9を用いてフライバック方式について説明する。図9は、フライバック方式の一般的な回路構成を示す図である。図9に示すように、フライバック方式の一般的な回路は、スイッチングFET(Field effect transistor)1、共振用コンデンサ2及びトランス5を含む。トランス5は1次側コイル及び2次側コイルより構成される。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a high voltage generation circuit according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the power supply device according to this embodiment is based on a flyback type high voltage generation circuit. First, the flyback method will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating a general circuit configuration of the flyback method. As shown in FIG. 9, a typical flyback circuit includes a switching field effect transistor (FET) 1, a
フライバック方式は、このように構成部品が少ないことが一つの特徴である。次に図9に示す回路の動作について説明する。スイッチングFET1のゲートに入力されるスイッチングクロック信号がhighレベルのときはスイッチングFET1がONし、制御電圧源7からトランス5の1次側コイルを介して電流が流れ、1次側コイルにエネルギーが蓄積される。
One feature of the flyback method is that the number of components is small. Next, the operation of the circuit shown in FIG. 9 will be described. When the switching clock signal input to the gate of the switching FET 1 is at a high level, the switching FET 1 is turned on, current flows from the control voltage source 7 through the primary side coil of the
次にスイッチングFET1のゲートに入力されるスイッチングクロック信号がlowレベルに下がったときはFET1がOFFし、制御電圧源7からスイッチングFET1へ流れる電流はゼロとなり、トランス5の1次側コイルに蓄えられたエネルギーが共振用コンデンサ2に充電される。その結果、トランス5の1次側のA点電位が上昇する。その後、共振用コンデンサ2の電荷はトランス5の1次側コイルに流れ、A点電位が下降してゼロとなる。
Next, when the switching clock signal input to the gate of the switching FET 1 falls to a low level, the FET 1 is turned OFF, and the current flowing from the control voltage source 7 to the switching FET 1 becomes zero, and is stored in the primary side coil of the
このように、スイッチングFET1のon/off制御によって上昇したA点電位によってトランス5の1次側コイルに電流が流れることにより、1次側コイルと2次側コイルの巻き数に応じた高圧出力が2次側に得られる。主要各部の電圧波形を図9に示す。図9に示すように、スイッチングFET1のゲートに入力される信号がhighレベルからlowレベルに切り換わる際に、A点電位の波形が高くなり、それに従って2次側電圧出力が得られる。図9に示す構成の回路では、スイッチングFET1のon/off制御によって、2次側にプラスの高電圧波形が得られる。
As described above, when a current flows through the primary side coil of the
図1は、図9において説明したようなフライバック方式を最小した本実施形態に係る電源装置の回路構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係る電源装置においては、トランス2の1次側コイルの一端側にスイッチングFET1を接続すると共に、他端側にスイッチングFET3が接続されている。即ち、スイッチングFET1が第1のスイッチング回路として用いられ、スイッチングFET3が第2のスイッチング回路として用いられる。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of a power supply device according to this embodiment in which the flyback method as described in FIG. 9 is minimized. As shown in FIG. 1, in the power supply device according to the present embodiment, the switching FET 1 is connected to one end side of the primary coil of the
スイッチングFET3には、スイッチングFET1と同様に、共振用コンデンサ4が接続されている。即ち、共振用コンデンサ2が第1のコンデンサとして用いられ、共振用コンデンサ4が第2のコンデンサとして用いられる。更に、トランス2の1次側コイルの両端は、夫々スイッチ8、スイッチ9を介して制御電圧源7に接続されている。
Similar to the switching FET 1, a resonance capacitor 4 is connected to the switching
スイッチ8、9は、夫々制御端子8a、9aを有し、制御端子8a、9aに入力される制御信号に基づいて制御電圧源7とトランス2の1次側コイルとの接続/切断状態を切り替える。即ち、スイッチ8が第1の電源供給切替部として用いられると共に、スイッチ9が第2の電源供給切替部として用いられる。制御端子8a、9aに入力される制御信号がhigh状態の場合、スイッチ8、9は、夫々制御電圧源7とトランス5の1次側コイルとを導通させ、制御信号がlow状態の場合、スイッチ8、9は、夫々制御電圧源7とトランス5の1次側コイルとを非導通状態とする。
The
次に、図1に示す回路の動作について説明する。図2(a)は、2次側にプラスの高電圧波形を出力する場合の各部の信号状態を示すタイミングチャートである。図2(a)の場合、前提として、スイッチ8をon状態、スイッチ9をoff状態とし、トランス5の1次側コイルの両端のうち、スイッチングFET3と接続された側が制御電圧源7と接続された状態である。これにより、制御電圧源7の出力電圧は図1のB点に印加される。
Next, the operation of the circuit shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2A is a timing chart showing signal states of respective parts when a positive high voltage waveform is output to the secondary side. In the case of FIG. 2A, as a premise, the
この場合、図2(a)に示すように、スイッチングFET1のゲートにスイッチングクロック信号が入力されて、スイッチングFET1がスイッチング動作を行う。他方、スイッチングFET3のゲートには常時low信号が入力されており、スイッチングFET3は常にoff状態である。これにより、スイッチングFET1のゲートに入力される信号がhighレベルのときはスイッチングFET1がo
nし、制御電圧源7からB点を介してトランス5の1次側コイルに電流が流れ、1次側コイルにエネルギーが蓄積される。
In this case, as shown in FIG. 2A, a switching clock signal is input to the gate of the switching FET 1, and the switching FET 1 performs a switching operation. On the other hand, a low signal is always input to the gate of the switching
n, current flows from the control voltage source 7 to the primary side coil of the
次にスイッチングFET1のゲートに入力される信号がlowレベルに下がったとき、スイッチングFET1がoffし、制御電圧源7からスイッチングFET1へ流れる電流はゼロとなる。その結果、トランス5の1次側コイルに蓄えられたエネルギーによって共振用コンデンサ2が充電され、図1中のA点電位が上昇する。その後、共振用コンデンサ2の電荷がトランス5の1次側コイルに流れることにより、A点電位が下降してゼロとなる。このように、スイッチングFET1のスイッチング動作によって上昇したA点電位によりトランス5の1次側コイルに電流が流れて、トランス5の2次側コイルに接続された出力端子6にプラスの高圧出力が得られる。
Next, when the signal input to the gate of the switching FET 1 falls to the low level, the switching FET 1 is turned off, and the current flowing from the control voltage source 7 to the switching FET 1 becomes zero. As a result, the
図2(b)は、2次側にマイナスの高電圧波形を出力する場合の各部の信号状態を示すタイミングチャートである。図2(b)の場合、前提として、スイッチ8をoff状態、スイッチ9をon状態とし、トランス5の1次側コイルの両端のうち、スイッチングFET1と接続された側が制御電圧源7と接続された状態である。これにより、制御電圧源7の出力電圧は図1のA点に印加される。
FIG. 2B is a timing chart showing signal states of respective parts when a negative high voltage waveform is output to the secondary side. In the case of FIG. 2B, as a premise, the
この場合、図2(b)に示すように、スイッチングFET3のゲートにスイッチングクロック信号が入力されて、スイッチングFET3がスイッチング動作を行う。他方、スイッチングFET1のゲートには常時low信号が入力されており、スイッチングFET1は常にoff状態である。これにより、スイッチングFET3のゲートに入力される信号がhighレベルのときはスイッチングFET3がo
nし、制御電圧源7からA点を介してトランス5の1次側コイルに電流が流れ、1次側コイルにエネルギーが蓄積される。
In this case, as shown in FIG. 2B, a switching clock signal is input to the gate of the switching
n, current flows from the control voltage source 7 to the primary side coil of the
次にスイッチングFET3のゲートに入力される信号がlowレベルに下がったとき、スイッチングFET3がoffし、制御電圧源7からスイッチングFET3へ流れる電流はゼロとなる。その結果、トランス5の1次側コイルに蓄えられたエネルギーによって共振用コンデンサ4が充電され、図1中のB点電位が上昇する。その後、共振用コンデンサ4の電荷がトランス5の1次側コイルに流れることにより、B点電位が下降してゼロとなる。このように、スイッチングFET3のスイッチング動作によって上昇したB点電位によりトランス5の1次側コイルに電流が流れて、トランス5の2次側コイルに接続された出力端子6にマイナスの高圧出力が得られる。
Next, when the signal input to the gate of the switching
このように、図1に示す回路においては、スイッチ9及びスイッチングFET3をoffすると共にスイッチ8をonし、スイッチングFET1にクロック入力することで、プラスの高電圧が得られる。一方、スイッチ8及びスイッチングFET1をoffすると共にスイッチ9をonし、スイッチングFET9にクロック入力することで、マイナスの高電圧が得られる。このため、プラスとマイナスの高電圧を容易に切替えることができる。尚、本実施形態においては、トランス5の1次側と2次側のコイルの巻き方向を反対にしているが、同じ方向としても良く、この場合はスイッチ9とスイッチングFET9をoffすると共に、スイッチ8をonし、スイッチングFET1にクロック入力することで、マイナスの高電圧が得られ、一方、スイッチ8とスイッチングFET1をoffすると共に、スイッチ9をonし、スイッチングFET9にクロック入力することで、プラスの高電圧が得られる。
As described above, in the circuit shown in FIG. 1, the
図3は、図1に示す回路においてプラス高圧出力とマイナス高圧出力を交互に出力する場合の信号状態を示すタイミングチャートである。図3におけるT1の期間はスイッチ8をon、スイッチ9をoffする期間であり、T2の期間はスイッチ8をoff、スイッチ9をonする期間である。そして、T1の期間においては、スイッチングFET1のゲートにクロック信号を入力し、スイッチングFET9のゲートにlow信号を入力する。これにより、スイッチングFET1のゲート入力がhighからlowとなったタイミングで2次側電圧出力にプラスの高電圧が得られる。
FIG. 3 is a timing chart showing signal states when the plus high voltage output and the minus high voltage output are alternately output in the circuit shown in FIG. Period T 1 in FIG. 3 is a period of off on, the
他方、T2の期間においては、スイッチングFET9のゲートにクロックを入力し、スイッチングFET1の端子3にlow信号を入力する。これにより、スイッチングFET9のゲート入力がhighからlowとなったタイミングで2次側電圧出力にプラスの高電圧が得られる。このようにすることで、トランス5の1次側コイルに流れる電流方向が周期ごとに反対となり、期間T1の周期ではA点電位の上昇によりトランス5の2次側コイルに接続された出力端子6にはプラスの高電圧が出力されると共に、期間T2の周期ではB点電位の上昇によりトランス5の2次側コイルに接続された出力端子6にはマイナスの高電圧が出力され、結果的にプラス出力とマイナス出力が交互に出力される交流波形が得られる。
On the other hand, in the period T 2 , a clock is input to the gate of the switching
以上説明したように、本実施形態においては、部品点数の少ないフライバック方式の電源を用い、トランス5の1次側コイルの両端に夫々フライバック方式の電源を接続するため、正負両極の直流高電圧を出力可能であって小型化に適した電源装置を得ることができる。
As described above, in the present embodiment, a flyback power source having a small number of parts is used, and a flyback power source is connected to both ends of the primary side coil of the
実施の形態2.
本実施形態においては、実施の形態1におけるスイッチ8、9を具体化した例に付いて説明する。尚、実施の形態1と同一の符号を付す構成については、実施の形態1と同一または相当部を示すものとし、詳細な説明を省略する。
In the present embodiment, a specific example of the
図4は、実施の形態1におけるスイッチ8、9をFETを用いて実現する場合の構成を示す回路図である。図4に示すように、スイッチ8はゲート同士が互いに共通に接続されると共に、ソース同士が互いに共通に接続されたFET81、82によって構成され、共通に接続されたゲートが制御端子10として、夫々のドレインが入力、出力端子として用いられる。同様に、スイッチ9はゲート同士が互いに共通に接続されると共に、ソース同士が互いに共通に接続されたFET91、92によって構成され、共通に接続されたゲートが制御端子11として、夫々のドレインが入力、出力端子として用いられる。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration when the
上述したように、制御電圧源7とトランス5の1次側コイルの両端との間には、スイッチングFET1またはスイッチングFET3のスイッチング動作により、瞬間的なパルス電圧が印加される。このため、例えば単体のFETをスイッチとして用いると、ゲートに入力する制御信号によってFETをoff状態としている場合であっても、ソースまたはドレインに印加されるパルス電圧によってFETが予期しない動作をする可能性がある。これに対して、図4に示すように、ソースを共通に接続した2つのFETのドレインを入力及び出力端子として用いることにより、スイッチングFET1またはスイッチングFET3のスイッチング動作によってパルス電圧が印加されるのは一方のFETのドレインのみであり、一方のFETが予期せずon状態となったとしても、他方のFETはoff状態を維持するため、スイッチ8、9の予期しない動作を防ぎ、安定なスイッチ動作を実現することができる。
As described above, an instantaneous pulse voltage is applied between the control voltage source 7 and both ends of the primary side coil of the
図5(a)、(b)は、夫々プラスの高電圧、マイナスの高電圧を出力する場合の各部の信号状態を示すタイミングチャートであり、実施の形態1における図2(a)、(b)に対応する。図5(a)、(b)においては、図2(a)、(b)において示されている信号に加えて、スイッチ8、9をon/off制御するための制御端子10、11に入力する信号が示されている。
FIGS. 5A and 5B are timing charts showing signal states of respective units when outputting a positive high voltage and a negative high voltage, respectively, and FIGS. 2A and 2B in the first embodiment. ). 5 (a) and 5 (b), in addition to the signals shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), inputs are made to control
図5(a)に示すように、スイッチ8をonとし、スイッチ9をoffとする場合、端子10に印加する制御信号はhighレベルとし、端子11に印加する制御信号はlowレベルとする。一方、図5(b)に示すように、スイッチ8をoffとし、スイッチ9をonとする場合、端子10に印加する制御信号はlowレベルとし、端子11に印加する制御信号はhighレベルとする。このような制御信号を与えることで、実施の形態1において説明したような所望の動作をさせることが可能となる。
As shown in FIG. 5A, when the
図6は、図4に示す回路においてプラス高圧出力とマイナス高圧出力を交互に出力する場合の信号状態を示すタイミングチャートであり、実施の形態1における図3に対応する。図6においては、図3において示されている信号に加えて、スイッチ8、9をon/off制御するための制御端子10、11に入力する信号が示されている。
FIG. 6 is a timing chart showing signal states when the plus high voltage output and the minus high voltage output are alternately output in the circuit shown in FIG. 4 and corresponds to FIG. 3 in the first embodiment. In FIG. 6, in addition to the signals shown in FIG. 3, signals input to the
図6に示すように、T1の期間においては、FET81、82をonすると共にFET91、92をoffするため、制御端子10の制御信号にhigh信号を印加し、制御端子11の制御信号にlow信号を印加する。他方、T2の期間においては、FET81、82をoffしてFET91、92をonするため、制御端子10の制御信号にlow信号を印加すると共に制御端子11の制御信号にhigh信号を印加する。図6に示すような制御により、実施の形態1の図3において説明した動作と同様に、トランス5の2次側コイルに接続された出力端子6にはプラス出力とマイナス出力が交互に出力される交流波形が得られる。
As shown in FIG. 6, in a period T 1, to off the FET91,92 well as on the FET81,82, a high signal is applied to the control signal of the
実施の形態3.
本実施形態においては、上述した電源装置100が用いられる質量分析装置について説明する。図7は、本実施形態に係る質量分析装置の構成を示すブロック図である。図7に示すように、電源装置100の出力端子6から出力される高電圧は、イオン化部101に供給され、バリア放電によって分析対象である試料中の分子がイオン化され、イオン101aとして減圧空間中を検出部102に導かれる。即ち、電源装置100によって減圧空間中に電圧が印加される。検出部102は、イオン化部101から導入されたイオン101aを検出し、検出結果102aを制御部103に入力する。
In the present embodiment, a mass spectrometer using the
また、制御部103は、図1において説明したスイッチングFET1、3のゲートに入力するスイッチングクロック信号や、図4において説明した制御端子10、11に入力する制御信号を出力する。制御部103は、検出部102から入力される検出結果102aに応じてこれらの信号を切り替え、印加部101に供給する電源の状態を切り替える。具体的にはプラスの高電圧の状態、マイナスの高電圧の状態、プラスの高電圧とマイナスの高電圧とが交互に切り換わる状態の3種類について、検出部102による検出結果102aによって切り替える。
Further, the
このように、本実施形態に係る制御部103は、分析する試料中に含まれる物質の成分に応じて、電源のパルス極性を切替えることで、効率の良いイオン化とイオン検出が可能である。また、本実施形態においては、図上述したフライバック型高圧電源を用いることで、装置の小型化が可能である。
As described above, the
次に、図8を参照して、図7に示す質量分析装置の動作について説明する。図8に示すように、まず、制御部103は、実施の形態1の図2(a)において説明したプラス側パルスを発生させるための制御信号を出力し、電源装置100にプラス側パルスを発生させ(S801)、検出部102によるイオン検出を行う(S802)。その結果、検出部102から受信した検出結果102aによりイオンが検出できたら(S803/YES)、制御部103は、検出イオンの種類などを保存・表示して終了する(S804)。
Next, the operation of the mass spectrometer shown in FIG. 7 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8, first,
イオンが検出できなかった場合(S803/NO)、制御部103は、実施の形態1の図2(b)において説明したマイナス側パルスを発生させるための制御信号を出力し、電源装置100にマイナス側パルスを発生させ(S805)、検出部102によるイオン検出を行う(S806)。その結果、検出部102から受信結果102aによりイオンが検出できたら(S807/YES)、制御部103は、検出イオンの種類などを保存・表示して終了する(S808)。
When ions cannot be detected (S803 / NO), the
イオンが検出できなかった場合(S807/NO)、制御部103は、実施の形態1の図3において説明したプラス側とマイナス側のパルスを交互に発生させるための制御信号を出力し、電源装置100にプラス側とマイナス側のパルスを交互に発生させ(S809)、検出部102によるイオン検出を行う(S810)。その結果、検出部102から受信結果102aによりイオンが検出できたら(S811/YES)、制御部103は、検出イオンの種類などを保存・表示して終了する(S812)。他方、イオンが検出できなかった場合には(S811/NO)、制御部103は、試料中に想定物質が存在しないことを表示して(S813)終了する。
When ions cannot be detected (S807 / NO), the
このような制御により、検出対象のイオンに応じた電源制御により、イオンを好適に検出することが可能となる。尚、パルス発生の順番は図8で説明した順番に限るものではなく、どの極性のパルスから開始しても同様の効果が得られる。 By such control, it becomes possible to suitably detect ions by power control according to the ions to be detected. Note that the order of pulse generation is not limited to the order described with reference to FIG. 8, and the same effect can be obtained regardless of the polarity of the pulse.
1 スイッチングFET
2 共振用コンデンサ
3 スイッチングFET
4 共振用コンデンサ
5 トランス
6 出力端子
7 制御電圧源
8、9 スイッチ
10、11 制御端子
81、82、91、92 FET
101 電源装置
101 イオン化部
102 検出部
103 制御部
1 Switching FET
2
4
101
Claims (5)
2次側コイルが出力端子に接続されたトランスと、
前記トランスの1次側コイルの一方の端子である第1の端子とシステムグランドとの導通状態を制御信号に応じて切り替える第1のスイッチング回路と、
前記第1のスイッチング素子と並列に接続された第1のコンデンサと、
前記トランスの1次側コイルのもう一方の端子である第2の端子とシステムグランドとの導通状態を制御信号に応じて切り替える第2のスイッチング回路と、
前記第2のスイッチング素子と並列に接続された第2のコンデンサと、
前記第1の端子と制御電圧源との導通状態を制御信号に応じて切り替える第1の電源供給切替部と、
前記第2の端子と制御電圧源との導通状態を制御信号に応じて切り替える第2の電源供給切替部とを含み、
正極の電圧を出力する場合、前記第1の電源供給切替部が前記第1の端子と前記制御電圧源とを導通状態とする共に、前記第2の電源供給切替部が前記第2の端子と前記制御電圧源とを非導通状態とし、前記第2のスイッチング回路をスイッチング動作させて前記第2の端子とシステムグランドとの導通状態を所定間隔で切り換えることにより前記1次側コイルに電流を流し、
負極の電圧を出力する場合、前記第2の電源供給切替部が前記第2の端子と前記制御電圧源とを導通状態とする共に、前記第1の電源供給切替部が前記第1の端子と前記制御電圧源とを非導通状態とし、前記第1のスイッチング回路をスイッチング動作させて前記第1の端子とシステムグランドとの導通状態を所定間隔で切り換えることにより前記1次側コイルに電流を流すことを特徴とする電源装置。 A power supply device capable of outputting positive and negative voltage,
A transformer having a secondary coil connected to the output terminal;
A first switching circuit that switches a conduction state between the first terminal, which is one terminal of the primary coil of the transformer, and the system ground according to a control signal;
A first capacitor connected in parallel with the first switching element;
A second switching circuit that switches a conduction state between the second terminal, which is the other terminal of the primary coil of the transformer, and the system ground according to a control signal;
A second capacitor connected in parallel with the second switching element;
A first power supply switching unit that switches a conduction state between the first terminal and the control voltage source according to a control signal;
A second power supply switching unit that switches a conduction state between the second terminal and the control voltage source according to a control signal;
In the case of outputting a positive voltage, the first power supply switching unit makes the first terminal and the control voltage source conductive, and the second power supply switching unit is connected to the second terminal. The control voltage source is turned off, and the second switching circuit is switched to switch the conduction state between the second terminal and the system ground at a predetermined interval, thereby passing a current through the primary coil. ,
In the case of outputting a negative voltage, the second power supply switching unit makes the second terminal and the control voltage source conductive, and the first power supply switching unit is connected to the first terminal. The control voltage source is turned off, and the first switching circuit is switched to switch the conduction state between the first terminal and the system ground at a predetermined interval, thereby passing a current through the primary coil. A power supply device characterized by that.
請求項1または2に記載の電源装置により前記減圧空間中に電圧をかけることを特徴とする質量分析装置。 A mass spectrometer that conducts mass analysis of the sample by flying an ionized sample in a decompressed space to which a voltage is applied and detecting the flight mode,
A mass spectrometer that applies a voltage to the decompressed space by the power supply device according to claim 1.
正極の電圧を出力する場合、
2次側コイルが出力端子に接続されたトランスの1次側コイルの一方の端子である第1の端子と制御電圧源とを導通状態とすると共に、前記1次側コイルのもう一方の端子である第2の端子と前記制御電圧源とを非導通状態とし、
前記第2の端子とシステムグランドとの導通状態を制御信号に応じて切り替えるスイッチング回路をスイッチング動作させて前記第2の端子とシステムグランドとの導通状態を所定間隔で切り換えることにより、前記スイッチング回路と並列に接続されたコンデンサから前記1次側コイルに電流を流し、
負極の電圧を出力する場合、
前記第2の端子と前記制御電圧源とを導通状態とする共に、前記第1の端子と前記制御電圧源とを非導通状態とし、
前記第1の端子とシステムグランドとの導通状態を制御信号に応じて切り替えるスイッチング回路をスイッチング動作させて前記第1の端子とシステムグランドとの導通状態を所定間隔で切り換えることにより、前記スイッチング回路と並列に接続されたコンデンサから前記1次側コイルに電流を流すことを特徴とする電源制御方法。 A power supply control method capable of outputting positive and negative voltage,
When outputting the positive voltage,
The first terminal, which is one terminal of the primary coil of the transformer whose secondary side coil is connected to the output terminal, and the control voltage source are brought into conduction, and the other terminal of the primary side coil A second terminal and the control voltage source are in a non-conductive state;
A switching circuit that switches a conduction state between the second terminal and the system ground according to a control signal to perform a switching operation to switch a conduction state between the second terminal and the system ground at a predetermined interval; A current is passed from the capacitor connected in parallel to the primary coil,
When outputting the negative voltage,
The second terminal and the control voltage source are in a conductive state, and the first terminal and the control voltage source are in a non-conductive state,
A switching circuit that switches a conduction state between the first terminal and the system ground according to a control signal to perform a switching operation to switch the conduction state between the first terminal and the system ground at a predetermined interval; A power supply control method, wherein a current is caused to flow from a capacitor connected in parallel to the primary coil.
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