JP2014123469A - Mass spectroscope and adjustment method of mass spectroscope - Google Patents

Mass spectroscope and adjustment method of mass spectroscope Download PDF

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久亮 金井
Shigeo Otsuki
繁夫 大月
Uen Ri
ウェン 李
Masami Makuuchi
雅巳 幕内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique which allows for adjustment of the resonance characteristics without using a high breakdown voltage component, in the resonance characteristics adjustment section of an ion trap section.SOLUTION: In a mass spectroscope, an ion trap section 3 includes a rod electrode 202, an RF signal source 201, a resonance circuit 205, resonance characteristics adjustment sections 209a, 209b, a resonance characteristics measurement section 203, and a control section 204. The resonance characteristics adjustment sections 209a, 209b for adjusting the characteristics of the resonance circuit 205 are arranged between the RF signal source 201 and the rod electrode 202, and the voltage at both ends of the resonance characteristics adjustment sections 209a, 209b is set lower than a voltage applied to the rod electrode 202.

Description

本発明は、質量分析装置の技術に関し、特に、イオンを捕捉する機能を持つイオントラップ部を備えて物質の組成同定に用いられる質量分析装置、およびこの質量分析装置の調整方法に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a technology of a mass spectrometer, and in particular, is effective when applied to a mass spectrometer equipped with an ion trap part having a function of trapping ions and used for composition identification of a substance, and a method of adjusting the mass spectrometer. Technology.

例えば、質量分析装置の技術において、この質量分析装置のイオントラップ部は、双曲面の断面形状を持った複数の電極で構成されており、その各電極に高電圧の高周波信号および直流電圧を印加することで、複数の電極で形成される空間に電場を発生させてイオンを捕捉する機能を持っている。   For example, in the mass spectrometer technology, the ion trap part of the mass spectrometer is composed of a plurality of electrodes having a hyperboloid cross-sectional shape, and a high-frequency high-frequency signal and a DC voltage are applied to each electrode. By doing so, it has a function of trapping ions by generating an electric field in a space formed by a plurality of electrodes.

このようなイオントラップ部を備えた質量分析装置に関する技術としては、例えば、特許文献1や特許文献2に記載される技術などが挙げられる。特許文献1には、複数の電極と、各電極それぞれに接続された可変コンデンサとを備え、各可変コンデンサの容量を調整して、高周波信号源の駆動周波数と共振回路の共振周波数とを調整する技術が開示されている。また、特許文献2には、高周波電流の周波数駆動機構を設け、駆動周波数を掃引することで、駆動周波数と共振周波数とを一致させる技術が開示されている。   Examples of a technique related to a mass spectrometer provided with such an ion trap unit include techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2. Patent Document 1 includes a plurality of electrodes and variable capacitors connected to the respective electrodes, and adjusts the capacitance of each variable capacitor to adjust the drive frequency of the high-frequency signal source and the resonance frequency of the resonance circuit. Technology is disclosed. Patent Document 2 discloses a technique for providing a frequency driving mechanism for high-frequency current and sweeping the driving frequency so as to match the driving frequency and the resonance frequency.

また、イオントラップ部を備えた質量分析装置に関する他の技術として、特許文献3に記載される技術がある。特許文献3には、共振回路の共振周波数を調整するための同調手段である可変コンデンサを備え、その共振周波数が駆動電圧の周波数からずれるように可変コンデンサを設定する技術が開示されている。   Moreover, there exists a technique described in patent document 3 as another technique regarding the mass spectrometer provided with the ion trap part. Patent Document 3 discloses a technology that includes a variable capacitor that is tuning means for adjusting the resonance frequency of a resonance circuit, and sets the variable capacitor so that the resonance frequency deviates from the frequency of the drive voltage.

特開2001−332211号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-332211 特開2004−200082号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-200082 特許第3741097号公報Japanese Patent No. 3741097

ところで、前述したようなイオントラップ部を備えた質量分析装置に関して、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。   By the way, as a result of examination by the present inventor regarding the mass spectrometer equipped with the ion trap unit as described above, the following has been clarified.

まず、図9の従来技術に係る質量分析装置におけるイオントラップ部の構成の一例を説明するための図を用いて、イオントラップ部のイオンの捕捉原理について説明する。ここでは、イオントラップ部として、双曲面の断面形状を持つ4本の電極柱(以下、ロッド電極906a−1,906a−2,906b−1,906b−2と記す)を平行に配置して構成されるロッド電極部902を一例として挙げる。また、高電圧の高周波信号(以下、高電圧RF信号と記す)を生成する回路の一例として、高周波信号(以下、RF信号と記す)を出力するRF信号源901と、コイル907a,907bと負荷コンデンサ908a,908b,909および配線の寄生容量などで形成される共振回路部905とで構成される回路を示す。   First, the principle of trapping ions in the ion trap unit will be described with reference to an example of the configuration of the ion trap unit in the mass spectrometer according to the prior art in FIG. Here, four electrode columns (hereinafter, referred to as rod electrodes 906a-1, 906a-2, 906b-1, and 906b-2) having a hyperboloid cross-sectional shape are arranged in parallel as the ion trap portion. An example of the rod electrode portion 902 is described. As an example of a circuit that generates a high-voltage high-frequency signal (hereinafter referred to as a high-voltage RF signal), an RF signal source 901 that outputs a high-frequency signal (hereinafter referred to as an RF signal), coils 907a and 907b, and a load A circuit including capacitors 908a, 908b, and 909 and a resonance circuit portion 905 formed by a parasitic capacitance of wiring and the like is shown.

4本のロッド電極906a−1,906a−2,906b−1,906b−2の中心軸に対して、対向する一方のロッド電極対906a−1と906a−2に同相の高電圧RF信号を印加し、他方のロッド電極対906b−1と906b−2に一方のロッド電極対906a−1と906a−2に印加した高電圧RF信号とは差動の高電圧RF信号を印加した場合の、中心軸に対して直交するx−y平面におけるイオンの運動方程式は、次式によって表される。   A high voltage RF signal having the same phase is applied to one pair of rod electrodes 906a-1 and 906a-2 facing each other with respect to the central axis of the four rod electrodes 906a-1, 906a-2, 906b-1, and 906b-2. When the differential high voltage RF signal is applied to the other rod electrode pair 906b-1 and 906b-2, the high voltage RF signal applied to the one rod electrode pair 906a-1 and 906a-2 is the center. The equation of motion of ions in the xy plane orthogonal to the axis is expressed by the following equation.

Figure 2014123469
Figure 2014123469

ここで、eはイオンの電荷量を、Vは高電圧RF信号の振幅を、mはイオンの質量数を、rはロッド電極で囲まれた空間に内接する円の半径を、ωは高電圧RF信号の角周波数を、tは時間をそれぞれ表す。この式はマシュー方程式として知られており、一般に、質量電荷比(m/e)を持つイオンをイオントラップ部内に捕捉するには、q≦0.908となるように、Vおよびωを決定すればよいことが知られている。 Here, e is the charge amount of the ion, V is the amplitude of the high voltage RF signal, m is the mass number of the ion, r 0 is the radius of the circle inscribed in the space surrounded by the rod electrode, and ω is the high The angular frequency of the voltage RF signal, t represents time. This equation is known as the Matthew equation. Generally, in order to trap ions having a mass-to-charge ratio (m / e) in the ion trap portion, V and ω are determined so that q ≦ 0.908. It is known to be good.

しかしながら、上述のようにVおよびωを決定しても、各ロッド電極対に接続されるコイルのインダクタンスやコンデンサの製造ばらつきや温度変動などにより、RF信号源の駆動周波数と共振回路の共振周波数がずれることにより、所望の高電圧RF信号振幅が得られない場合や、各ロッド電極対に印加される高電圧RF信号の振幅に差が生じることがある。このような場合には、(式1)および(式2)の運動方程式を満足しなくなるため、イオンのトラップ効率が低下する場合や、所望の質量電荷比を持つイオンを捕捉できない場合がある。   However, even if V and ω are determined as described above, the driving frequency of the RF signal source and the resonance frequency of the resonance circuit are different due to the inductance of the coil connected to each rod electrode pair, the manufacturing variation of the capacitor, the temperature fluctuation, and the like. By shifting, a desired high voltage RF signal amplitude may not be obtained, or a difference may occur in the amplitude of the high voltage RF signal applied to each pair of rod electrodes. In such a case, the equations of motion of (Equation 1) and (Equation 2) are not satisfied, so that the trapping efficiency of ions may be reduced, or ions having a desired mass-to-charge ratio may not be captured.

この問題を解決する技術として、前述した特許文献1や特許文献2がある。特許文献1では、ロッド電極に接続した可変コンデンサの容量を調整して、駆動周波数と共振周波数とを調整することができる。また、特許文献2では、駆動周波数を掃引することで、駆動周波数と共振周波数とを一致させることができる。   As a technique for solving this problem, there are Patent Document 1 and Patent Document 2 described above. In Patent Document 1, the driving frequency and the resonance frequency can be adjusted by adjusting the capacitance of the variable capacitor connected to the rod electrode. In Patent Document 2, the drive frequency and the resonance frequency can be matched by sweeping the drive frequency.

ところで、一般に、ロッド電極には、数百Vから数kVの高電圧RF信号が印加される。このため、前述した特許文献1の方法では、高耐圧の可変コンデンサが必要となり、装置が高額になるという課題がある。また、高耐圧の可変コンデンサは、対向する電極の面積を機械的に動かして容量を調整する機械式が一般的であり、自動制御を行う場合には、アクチュエータなどの機械部品が必要となり、さらなる装置の高額化、大型化を招く。   By the way, generally, a high voltage RF signal of several hundred V to several kV is applied to the rod electrode. For this reason, the method of Patent Document 1 described above requires a variable capacitor with a high withstand voltage, and there is a problem that the device is expensive. In addition, a high-voltage variable capacitor is generally a mechanical type that adjusts the capacity by mechanically moving the area of the opposing electrode. When automatic control is performed, mechanical parts such as actuators are required. This increases the cost and size of the equipment.

一方、前述した特許文献2の方法は、高耐圧の可変コンデンサを用いずに、駆動周波数と共振周波数とを一致させるものである。しかしながら、駆動周波数を変えることにより、捕捉するイオンの質量電荷比が変わるため、駆動周波数を変更の都度、印加する高電圧RF信号の振幅を調整して捕捉イオンの質量電荷比を一定にすることや、質量軸のずれを補正するための演算処理が必要となり、調整制御や演算処理が煩雑になるという課題がある。   On the other hand, the method described in Patent Document 2 described above makes the drive frequency and the resonance frequency coincide with each other without using a high withstand voltage variable capacitor. However, since the mass-to-charge ratio of ions to be captured changes by changing the drive frequency, the mass-to-charge ratio of the trapped ions is made constant by adjusting the amplitude of the applied high voltage RF signal each time the drive frequency is changed. In addition, there is a problem that calculation processing for correcting deviation of the mass axis is necessary, and adjustment control and calculation processing become complicated.

なお、前述した特許文献3の技術は、出力波形と高周波高電圧の位相ずれを低減することを目的とする技術であり、共振特性を調整する技術ではなく、その上、高耐圧部品を用いることについての課題などを考慮したものでもない。   The technique disclosed in Patent Document 3 described above is a technique for reducing the phase shift between the output waveform and the high-frequency high voltage, and is not a technique for adjusting the resonance characteristics. It doesn't take into account issues about

そこで、本発明は上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その代表的な目的は、イオントラップ部の共振特性調整部において、高耐圧部品を用いること無く共振特性を調整することを可能にする技術を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and a typical object thereof is to adjust the resonance characteristics without using high-voltage components in the resonance characteristic adjustment section of the ion trap section. It is to provide the technology that makes it possible.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

(1)代表的な質量分析装置は、試料をイオンの質量に応じて分離するイオントラップ部を備えた質量分析装置であって、以下の特徴を有するものである。   (1) A typical mass spectrometer is a mass spectrometer provided with an ion trap part that separates a sample according to the mass of ions, and has the following characteristics.

(1−1)前記イオントラップ部は、互いに平行に配置された4本のロッド電極を備えたロッド電極部と、RF信号を発生させるRF信号源と、RF信号源で発生させたRF信号を共振増幅して高電圧RF信号を生成し、ロッド電極部の4本のロッド電極の中心軸に対して対向する一方の一組のロッド電極対に高電圧RF信号を印加し、他方の一組のロッド電極対に一方の一組のロッド電極対に印加した高電圧RF信号とは差動の高電圧RF信号を印加する共振回路部と、共振回路部の特性を調整するための共振特性調整部と、一方の一組のロッド電極対に印加する高電圧RF信号と他方の一組のロッド電極対に印加する差動の高電圧RF信号との共振回路部の共振周波数および増幅率を測定する共振特性測定部と、共振特性測定部で測定した共振回路部の共振周波数および増幅率の情報に基づいて共振特性調整部を調整する制御部とを備える。そして、共振特性調整部がRF信号源とロッド電極部との間に配置されており、共振特性調整部の両端の電圧がロッド電極部にかかる電圧よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする。   (1-1) The ion trap unit includes a rod electrode unit including four rod electrodes arranged in parallel to each other, an RF signal source that generates an RF signal, and an RF signal generated by the RF signal source. A high voltage RF signal is generated by resonance amplification, the high voltage RF signal is applied to one pair of rod electrodes facing each other with respect to the central axis of the four rod electrodes of the rod electrode portion, and the other pair The high voltage RF signal applied to one of the pair of rod electrodes is different from the resonance circuit part for applying a high voltage RF signal, and the resonance characteristic adjustment for adjusting the characteristic of the resonance circuit part Measure the resonance frequency and amplification factor of the resonance circuit section between the high voltage RF signal applied to one pair of rod electrode pairs and the differential high voltage RF signal applied to the other pair of rod electrode pairs Measured by the resonance characteristic measurement unit and the resonance characteristic measurement unit. Based on the information of the resonance frequency and the amplification factor of the resonant circuit and a control unit for adjusting the resonance characteristic adjustment unit. The resonance characteristic adjusting unit is arranged between the RF signal source and the rod electrode unit, and the voltage at both ends of the resonance characteristic adjusting unit is configured to be smaller than the voltage applied to the rod electrode unit. Features.

(1−2)前記イオントラップ部は、互いに平行に配置された4本のロッド電極を備えたロッド電極部と、RF信号を発生させるRF信号源と、RF信号源で発生させたRF信号を共振増幅して高電圧RF信号を生成し、ロッド電極部の4本のロッド電極の中心軸に対して対向する一方の一組のロッド電極対に高電圧RF信号を印加し、他方の一組のロッド電極対に一方の一組のロッド電極対に印加した高電圧RF信号とは差動の高電圧RF信号を印加する共振回路部と、共振回路部の特性を調整するための共振特性調整部と、一方の一組のロッド電極対に高電圧RF信号の周波数とは異なる差動の補助交流信号を印加する補助交流信号源と、一方の一組のロッド電極対に印加する高電圧RF信号と他方の一組のロッド電極対に印加する差動の高電圧RF信号との共振回路部の共振周波数および増幅率を測定する共振特性測定部と、共振特性測定部で測定した共振回路部の共振周波数および増幅率の情報に基づいて共振特性調整部を調整する制御部とを備える。そして、補助交流信号源およびRF信号源と一方の一組のロッド電極対との間に第1トランスが配置され、補助交流信号とRF信号とは第1トランスによって重畳され、かつ、共振特性調整部が補助交流信号源と第1トランスとの間に配置されており、共振特性調整部の両端の電圧がロッド電極部にかかる電圧よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする。   (1-2) The ion trap unit includes a rod electrode unit including four rod electrodes arranged in parallel to each other, an RF signal source that generates an RF signal, and an RF signal generated by the RF signal source. A high voltage RF signal is generated by resonance amplification, the high voltage RF signal is applied to one pair of rod electrodes facing each other with respect to the central axis of the four rod electrodes of the rod electrode portion, and the other pair The high voltage RF signal applied to one of the pair of rod electrodes is different from the resonance circuit part for applying a high voltage RF signal, and the resonance characteristic adjustment for adjusting the characteristic of the resonance circuit part , An auxiliary AC signal source that applies a differential auxiliary AC signal different from the frequency of the high voltage RF signal to one set of rod electrode pairs, and a high voltage RF that is applied to one set of rod electrode pairs Differential applied to signal and other pair of rod electrodes A resonance characteristic measurement unit that measures the resonance frequency and amplification factor of the resonance circuit unit with the high-voltage RF signal, and a resonance characteristic adjustment unit that is based on the resonance frequency and amplification factor information of the resonance circuit unit measured by the resonance characteristic measurement unit. A control unit for adjustment. The first transformer is disposed between the auxiliary AC signal source and the RF signal source and one set of rod electrode pairs, the auxiliary AC signal and the RF signal are superimposed by the first transformer, and the resonance characteristics are adjusted. The portion is disposed between the auxiliary AC signal source and the first transformer, and the voltage at both ends of the resonance characteristic adjusting portion is configured to be smaller than the voltage applied to the rod electrode portion.

(2)代表的な質量分析装置の調整方法は、上記(1−1)の前記イオントラップ部の構成において、以下の共振周波数および増幅率の調整手順を特徴とするものである。制御部において、RF信号源の駆動周波数を変化させながら、各駆動周波数における一方の一組および他方の一組のロッド電極対に印加される高電圧RF信号をそれぞれ分岐して共振特性測定部に入力する。共振特性測定部において、それぞれ入力した信号の振幅を小さくして、それぞれの信号を直流信号に変換し、この変換した直流信号を加算し、この加算した信号が最も大きくなるときのRF信号源の駆動周波数を共振周波数として検出して制御部に入力する。制御部において、入力した共振周波数が所定値の範囲内か否かを判定し、この共振周波数の判定の結果、共振周波数が所定値の範囲を逸脱した場合には、共振特性調整部を調整して、再度、共振周波数の測定を行い、共振周波数が所定値の範囲内である場合は駆動周波数を設定する。続けて、共振特性測定部において、一方の一組および他方の一組のロッド電極対に印加される高電圧RF信号の振幅を測定して制御部に入力する。制御部において、入力した振幅から増幅率を求め、この増幅率が所定値の範囲内か否かを判定し、この増幅率の判定の結果、増幅率が所定値の範囲を逸脱している場合には、共振特性調整部を調整して、再度、振幅を測定して増幅率を求め、増幅率が所定値の範囲内である場合は調整を終了することを特徴とする。   (2) A typical method for adjusting a mass spectrometer is characterized by the following resonance frequency and amplification factor adjustment procedure in the configuration of the ion trap section of (1-1). In the control unit, while changing the drive frequency of the RF signal source, the high voltage RF signal applied to one set of rod electrodes and the other set of rod electrodes at each drive frequency is branched to the resonance characteristic measurement unit. input. In the resonance characteristic measurement unit, the amplitude of each input signal is reduced, each signal is converted into a DC signal, the converted DC signal is added, and the RF signal source when the added signal becomes the largest The drive frequency is detected as a resonance frequency and input to the control unit. The control unit determines whether or not the input resonance frequency is within a predetermined value range. If the resonance frequency is out of the predetermined value range as a result of the determination of the resonance frequency, the resonance characteristic adjustment unit is adjusted. Then, the resonance frequency is measured again, and if the resonance frequency is within a predetermined value range, the drive frequency is set. Subsequently, the resonance characteristic measuring unit measures the amplitude of the high voltage RF signal applied to one set of rod electrodes and the other set of rod electrode pairs and inputs them to the control unit. When the control unit obtains an amplification factor from the input amplitude, determines whether or not the amplification factor is within a predetermined value range, and as a result of the determination of the amplification factor, the amplification factor deviates from the predetermined value range Is characterized in that the resonance characteristic adjustment unit is adjusted, the amplitude is measured again to obtain the amplification factor, and the adjustment is terminated when the amplification factor is within a predetermined value range.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

すなわち、代表的な効果は、イオントラップ部の共振特性調整部において、高耐圧部品を用いること無く共振特性を調整することが可能となる。これにより、質量分析装置の低コスト化、小型化、計測スループットの向上が可能となる。   In other words, a typical effect is that the resonance characteristics can be adjusted without using a high-voltage component in the resonance characteristics adjustment section of the ion trap section. As a result, the mass spectrometer can be reduced in cost, size, and measurement throughput can be improved.

本発明の実施の形態1に係る質量分析装置の構成の一例を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating an example of a structure of the mass spectrometer which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1の質量分析装置において、イオントラップ部の構成の一例を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a configuration of an ion trap unit in the mass spectrometer of FIG. 1. 図2のイオントラップ部において、共振特性測定部および制御部の構成の一例を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a configuration of a resonance characteristic measurement unit and a control unit in the ion trap unit of FIG. 2. 図2のイオントラップ部において、共振特性調整部の共振周波数および増幅率の調整手順の一例を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining an example of a procedure for adjusting a resonance frequency and an amplification factor of a resonance characteristic adjusting unit in the ion trap unit of FIG. 2. 本発明の実施の形態2に係る質量分析装置におけるイオントラップ部の構成の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of a structure of the ion trap part in the mass spectrometer which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る質量分析装置におけるイオントラップ部の構成の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of a structure of the ion trap part in the mass spectrometer which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る質量分析装置におけるイオントラップ部の構成の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of a structure of the ion trap part in the mass spectrometer which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る質量分析装置におけるイオントラップ部の構成の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of a structure of the ion trap part in the mass spectrometer which concerns on Embodiment 5 of this invention. 従来技術に係る質量分析装置におけるイオントラップ部の構成の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of a structure of the ion trap part in the mass spectrometer which concerns on a prior art.

以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数の実施の形態またはセクションに分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。   In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of embodiments or sections. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant and one is the other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

[本発明の実施の形態の概要]
本発明の実施の形態に係る質量分析装置、およびこの質量分析装置の調整方法は、以下の特徴を有している(一例として、()内に対応する構成要素の符号、処理手順のステップSなどを付記)。
[Outline of Embodiment of the Present Invention]
A mass spectrometer according to an embodiment of the present invention and a method for adjusting the mass spectrometer have the following features (for example, reference numerals of corresponding components in () and step S of the processing procedure. Etc.)

(1)本実施の形態に係る質量分析装置は、試料をイオンの質量に応じて分離するイオントラップ部(3)を備えた質量分析装置であって、以下の特徴を有するものである。   (1) The mass spectrometer according to the present embodiment is a mass spectrometer having an ion trap section (3) for separating a sample according to the mass of ions, and has the following characteristics.

(1−1)前記イオントラップ部は、互いに平行に配置された4本のロッド電極を備えたロッド電極部(202,502,602,702)と、RF信号を発生させるRF信号源(201,501,601,701)と、RF信号源で発生させたRF信号を共振増幅して高電圧RF信号を生成し、ロッド電極部の4本のロッド電極の中心軸に対して対向する一方の一組のロッド電極対に高電圧RF信号を印加し、他方の一組のロッド電極対に一方の一組のロッド電極対に印加した高電圧RF信号とは差動の高電圧RF信号を印加する共振回路部(205,505,605,705)と、共振回路部の特性を調整するための共振特性調整部(209,509,609,709)と、一方の一組のロッド電極対に印加する高電圧RF信号と他方の一組のロッド電極対に印加する差動の高電圧RF信号との共振回路部の共振周波数および増幅率を測定する共振特性測定部(203,503,603,703)と、共振特性測定部で測定した共振回路部の共振周波数および増幅率の情報に基づいて共振特性調整部を調整する制御部(204,504,604,704)とを備える。そして、共振特性調整部がRF信号源とロッド電極部との間に配置されており、共振特性調整部の両端の電圧がロッド電極部にかかる電圧よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする。   (1-1) The ion trap unit includes a rod electrode unit (202, 502, 602, 702) including four rod electrodes arranged in parallel to each other, and an RF signal source (201, 501, 601, 701) and the RF signal generated by the RF signal source are resonantly amplified to generate a high-voltage RF signal, and one of the ones facing the central axes of the four rod electrodes of the rod electrode portion A high voltage RF signal is applied to a pair of rod electrode pairs, and a high voltage RF signal that is different from the high voltage RF signal applied to one pair of rod electrode pairs is applied to the other pair of rod electrode pairs. The resonance circuit unit (205, 505, 605, 705), the resonance characteristic adjustment unit (209, 509, 609, 709) for adjusting the characteristic of the resonance circuit unit, and one set of rod electrode pairs are applied. High voltage RF signal and the other Resonance characteristic measurement unit (203, 503, 603, 703) for measuring the resonance frequency and amplification factor of the resonance circuit unit with the differential high voltage RF signal applied to the pair of rod electrodes, and measurement by the resonance characteristic measurement unit And a control unit (204, 504, 604, 704) for adjusting the resonance characteristic adjustment unit based on the information on the resonance frequency and amplification factor of the resonance circuit unit. The resonance characteristic adjusting unit is arranged between the RF signal source and the rod electrode unit, and the voltage at both ends of the resonance characteristic adjusting unit is configured to be smaller than the voltage applied to the rod electrode unit. Features.

(1−2)前記イオントラップ部は、互いに平行に配置された4本のロッド電極を備えたロッド電極部(802)と、RF信号を発生させるRF信号源(801)と、RF信号源で発生させたRF信号を共振増幅して高電圧RF信号を生成し、ロッド電極部の4本のロッド電極の中心軸に対して対向する一方の一組のロッド電極対に高電圧RF信号を印加し、他方の一組のロッド電極対に一方の一組のロッド電極対に印加した高電圧RF信号とは差動の高電圧RF信号を印加する共振回路部(805)と、共振回路部の特性を調整するための共振特性調整部(809)と、一方の一組のロッド電極対に高電圧RF信号の周波数とは異なる差動の補助交流信号を印加する補助交流信号源(819)と、一方の一組のロッド電極対に印加する高電圧RF信号と他方の一組のロッド電極対に印加する差動の高電圧RF信号との共振回路部の共振周波数および増幅率を測定する共振特性測定部(803)と、共振特性測定部で測定した共振回路部の共振周波数および増幅率の情報に基づいて共振特性調整部を調整する制御部(804)とを備える。そして、補助交流信号源およびRF信号源と一方の一組のロッド電極対との間に第1トランス(815)が配置され、補助交流信号とRF信号とは第1トランスによって重畳され、かつ、共振特性調整部が補助交流信号源と第1トランスとの間に配置されており、共振特性調整部の両端の電圧がロッド電極部にかかる電圧よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする。   (1-2) The ion trap unit includes a rod electrode unit (802) including four rod electrodes arranged in parallel to each other, an RF signal source (801) that generates an RF signal, and an RF signal source. The generated RF signal is resonantly amplified to generate a high voltage RF signal, and the high voltage RF signal is applied to one pair of rod electrodes opposed to the central axis of the four rod electrodes of the rod electrode portion. A resonance circuit unit (805) for applying a high voltage RF signal that is different from the high voltage RF signal applied to the one pair of rod electrodes to the other pair of rod electrodes; A resonance characteristic adjustment unit (809) for adjusting characteristics, and an auxiliary AC signal source (819) for applying a differential auxiliary AC signal different from the frequency of the high-voltage RF signal to one of the pair of rod electrodes. High power applied to one set of rod electrode pairs Resonance characteristic measurement unit (803) for measuring the resonance frequency and amplification factor of the resonance circuit unit of the RF signal and the differential high voltage RF signal applied to the other pair of rod electrode pairs, and measurement by the resonance characteristic measurement unit And a control unit (804) for adjusting the resonance characteristic adjustment unit based on the information on the resonance frequency and the amplification factor of the resonance circuit unit. A first transformer (815) is disposed between the auxiliary AC signal source and the RF signal source and one set of rod electrode pairs, the auxiliary AC signal and the RF signal are superimposed by the first transformer, and The resonance characteristic adjustment unit is disposed between the auxiliary AC signal source and the first transformer, and is configured such that the voltage at both ends of the resonance characteristic adjustment unit is smaller than the voltage applied to the rod electrode unit. And

(2)本実施の形態に係る質量分析装置の調整方法は、上記(1−1)の前記イオントラップ部の構成において、以下の共振周波数および増幅率の調整手順を特徴とするものである。制御部において、RF信号源の駆動周波数を変化させながら、各駆動周波数における一方の一組および他方の一組のロッド電極対に印加される高電圧RF信号をそれぞれ分岐して共振特性測定部に入力する。共振特性測定部において、それぞれ入力した信号の振幅を小さくして、それぞれの信号を直流信号に変換し、この変換した直流信号を加算し、この加算した信号が最も大きくなるときのRF信号源の駆動周波数を共振周波数として検出して制御部に入力する(S1)。制御部において、入力した共振周波数が所定値の範囲内か否かを判定し(S2)、この共振周波数の判定の結果、共振周波数が所定値の範囲を逸脱した場合には、共振特性調整部を調整して(S3)、再度、共振周波数の測定を行い、共振周波数が所定値の範囲内である場合は駆動周波数を設定する(S4)。続けて、共振特性測定部において、一方の一組および他方の一組のロッド電極対に印加される高電圧RF信号の振幅を測定して制御部に入力する(S5)。制御部において、入力した振幅から増幅率を求め、この増幅率が所定値の範囲内か否かを判定し(S6)、この増幅率の判定の結果、増幅率が所定値の範囲を逸脱している場合には、共振特性調整部を調整して(S7)、再度、振幅を測定して増幅率を求め、増幅率が所定値の範囲内である場合は調整を終了することを特徴とする。   (2) The method for adjusting a mass spectrometer according to the present embodiment is characterized by the following resonance frequency and amplification factor adjustment procedure in the configuration of the ion trap section of (1-1). In the control unit, while changing the drive frequency of the RF signal source, the high voltage RF signal applied to one set of rod electrodes and the other set of rod electrodes at each drive frequency is branched to the resonance characteristic measurement unit. input. In the resonance characteristic measurement unit, the amplitude of each input signal is reduced, each signal is converted into a DC signal, the converted DC signal is added, and the RF signal source when the added signal becomes the largest The drive frequency is detected as a resonance frequency and input to the control unit (S1). In the control unit, it is determined whether or not the input resonance frequency is within a predetermined value range (S2). If the resonance frequency is out of the predetermined value range as a result of the determination of the resonance frequency, the resonance characteristic adjustment unit (S3), the resonance frequency is measured again, and if the resonance frequency is within a predetermined value range, the drive frequency is set (S4). Subsequently, the resonance characteristic measuring unit measures the amplitude of the high voltage RF signal applied to one set of rod electrodes and the other set of rod electrode pairs, and inputs them to the control unit (S5). In the control unit, an amplification factor is obtained from the input amplitude, and it is determined whether or not the amplification factor is within a predetermined value range (S6). As a result of the determination of the amplification factor, the amplification factor deviates from the predetermined value range. If so, the resonance characteristic adjustment unit is adjusted (S7), the amplitude is measured again to obtain the amplification factor, and the adjustment is terminated when the amplification factor is within a predetermined value range. To do.

以上説明した本発明の実施の形態の概要に基づいた各実施の形態を、以下において図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、また、対応する部材には対応する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Each embodiment based on the outline of the embodiment of the present invention described above will be described in detail below based on the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the corresponding members have the corresponding reference characters without redundant description.

[実施の形態1]
本実施の形態に係る質量分析装置を、図1〜図4を用いて説明する。
[Embodiment 1]
A mass spectrometer according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

<質量分析装置>
図1を用いて、本実施の形態に係る質量分析装置について説明する。図1は、この質量分析装置の構成の一例を説明するためのブロック図である。
<Mass spectrometer>
A mass spectrometer according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram for explaining an example of the configuration of the mass spectrometer.

本実施の形態に係る質量分析装置は、試料導入室1、イオン化室2、イオントラップ部3、検出器4、データ処理部5、および、データ出力部6などを備えて構成される。   The mass spectrometer according to the present embodiment includes a sample introduction chamber 1, an ionization chamber 2, an ion trap unit 3, a detector 4, a data processing unit 5, a data output unit 6, and the like.

試料導入室1は、試料を導入する機構部である。イオン化室2は、試料導入室1に機械的に連結され、この試料導入室1に導入された試料をイオン化する機構部である。イオントラップ部3は、イオン化室2に機械的に連結され、このイオン化室2でイオン化された試料をイオンの質量に応じて分離する機構部である。   The sample introduction chamber 1 is a mechanism for introducing a sample. The ionization chamber 2 is a mechanism that is mechanically connected to the sample introduction chamber 1 and ionizes the sample introduced into the sample introduction chamber 1. The ion trap unit 3 is a mechanical unit that is mechanically connected to the ionization chamber 2 and separates the sample ionized in the ionization chamber 2 according to the mass of ions.

検出器4は、イオントラップ部3に配置され、このイオントラップ部3で分離されたイオンのうち所定の質量を有するイオンを検出する検出器である。データ処理部5は、検出器4に電気的に接続され、この検出器4でイオンを検出して得られたデータを処理する機能部である。   The detector 4 is a detector that is arranged in the ion trap unit 3 and detects ions having a predetermined mass among the ions separated by the ion trap unit 3. The data processing unit 5 is a functional unit that is electrically connected to the detector 4 and processes data obtained by detecting ions with the detector 4.

データ出力部6は、データ処理部5に電気的に接続され、このデータ処理部5で処理して得られたデータを出力する機能部である。このデータ出力部6には、データを表示する画面7を備えている。   The data output unit 6 is a functional unit that is electrically connected to the data processing unit 5 and outputs data obtained by processing by the data processing unit 5. The data output unit 6 includes a screen 7 for displaying data.

以上のように構成される質量分析装置において、この質量分析装置の動作については、まず、試料ガスは、試料導入室1に導入された後、イオン化室2でイオン化される。さらに、イオン化した試料は、イオントラップ部3へ移動し、このイオントラップ部3において、イオンの溜め込みと、質量スペクトルを得るための質量スキャン動作が行われる。   In the mass spectrometer configured as described above, the operation of the mass spectrometer is first ionized in the ionization chamber 2 after being introduced into the sample introduction chamber 1. Further, the ionized sample moves to the ion trap unit 3 where ion accumulation and a mass scan operation for obtaining a mass spectrum are performed.

そして、質量スキャンによりイオントラップ部3から放出されたイオンは、検出器4により電気信号に変換され、データ処理部5にてソフト補正されて、質量スペクトルが得られる。このデータ処理部5の結果は、データ出力部6に送られて、質量スペクトルの情報が画面7に表示されるようになっている。   And the ion discharge | released from the ion trap part 3 by the mass scan is converted into an electrical signal by the detector 4, and is soft-corrected in the data processing part 5, and a mass spectrum is obtained. The result of the data processing unit 5 is sent to the data output unit 6 so that information on the mass spectrum is displayed on the screen 7.

以下において、本発明の特徴であるイオントラップ部3について、本実施の形態、さらに以降の各実施の形態において、各種の例を具体的に説明する。   In the following, various examples of the ion trap unit 3 that is a feature of the present invention will be described in detail in the present embodiment and further in the following embodiments.

<イオントラップ部>
図2を用いて、図1に示した質量分析装置において、イオントラップ部3について説明する。図2は、このイオントラップ部3の構成の一例を説明するための図である。
<Ion trap part>
The ion trap part 3 in the mass spectrometer shown in FIG. 1 is demonstrated using FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the configuration of the ion trap unit 3.

本実施の形態におけるイオントラップ部3は、RF信号源201、ロッド電極部202、共振特性測定部203、制御部204、および、共振回路部205を備えている。   The ion trap unit 3 in the present embodiment includes an RF signal source 201, a rod electrode unit 202, a resonance characteristic measurement unit 203, a control unit 204, and a resonance circuit unit 205.

RF信号源201は、高周波信号(RF信号)を発生させる信号源である。ロッド電極部202は、互いに平行に配置されて対をなす4本のロッド電極206a−1,206a−2,206b−1,206b−2を備えている。すなわち、4本のロッド電極206a−1,206a−2,206b−1,206b−2は、ロッド電極の中心軸に対して対向する一方の一組のロッド電極対206a−1,206a−2(以下、単にロッド電極対206aとも記す)と他方の一組のロッド電極対206b−1,206b−2(以下、単にロッド電極対206bとも記す)とを備えている。   The RF signal source 201 is a signal source that generates a high-frequency signal (RF signal). The rod electrode unit 202 includes four rod electrodes 206a-1, 206a-2, 206b-1, and 206b-2 that are arranged in parallel with each other to form a pair. That is, the four rod electrodes 206a-1, 206a-2, 206b-1, 206b-2 are one set of rod electrode pairs 206a-1, 206a-2 (facing to the central axis of the rod electrodes). Hereinafter, the rod electrode pair 206a and the other pair of rod electrode pairs 206b-1 and 206b-2 (hereinafter also simply referred to as the rod electrode pair 206b) are provided.

共振回路部205は、RF信号源201とロッド電極部202との間に接続され、コイル207a,207b、ロッド電極対206a,206bや配線の寄生容量などからなる負荷コンデンサ208a,208b、および、共振特性調整部209a,209bからなる。共振特性調整部209a,209bはそれぞれ、調整素子210a,210bと分圧回路211a,211bとを備えている。   The resonance circuit unit 205 is connected between the RF signal source 201 and the rod electrode unit 202, and includes load capacitors 208a and 208b including coils 207a and 207b, rod electrode pairs 206a and 206b, parasitic capacitances of wirings, and the like, and resonance It consists of characteristic adjusting sections 209a and 209b. The resonance characteristic adjustment units 209a and 209b include adjustment elements 210a and 210b and voltage dividing circuits 211a and 211b, respectively.

この共振回路部205において、分圧回路211aの入力側はRF信号源201の一端に接続され、分圧回路211bの入力側はRF信号源201の他端に接続されている。分圧回路211a,211bのそれぞれの出力側は、コイル207a,207bのそれぞれの一端に接続されている。コイル207a,207bのそれぞれの他端は、負荷コンデンサ208a,208bのそれぞれの一端に接続されている。負荷コンデンサ208a,208bのそれぞれの他端は、接地されている。   In the resonance circuit unit 205, the input side of the voltage dividing circuit 211 a is connected to one end of the RF signal source 201, and the input side of the voltage dividing circuit 211 b is connected to the other end of the RF signal source 201. The output sides of the voltage dividing circuits 211a and 211b are connected to one ends of the coils 207a and 207b, respectively. The other end of each of the coils 207a and 207b is connected to one end of each of the load capacitors 208a and 208b. The other ends of the load capacitors 208a and 208b are grounded.

そして、コイル207aの他端と負荷コンデンサ208aの一端との接続ノードは一方のロッド電極対206aに接続され、コイル207bの他端と負荷コンデンサ208bの一端との接続ノードは他方のロッド電極対206bに接続されている。また、調整素子210a,210bのそれぞれの入力側には、制御部204の出力側が接続されている。   The connection node between the other end of the coil 207a and one end of the load capacitor 208a is connected to one rod electrode pair 206a, and the connection node between the other end of the coil 207b and one end of the load capacitor 208b is the other rod electrode pair 206b. It is connected to the. The output side of the control unit 204 is connected to the input side of each of the adjustment elements 210a and 210b.

共振回路部205は、RF信号源201で発生させたRF信号を共振増幅して高電圧RF信号を生成し、ロッド電極部202の一方のロッド電極対206a−1と206a−2に同相の高電圧RF信号を印加し、他方のロッド電極対206b−1と206b−2に一方のロッド電極対206a−1と206a−2に印加した高電圧RF信号とは差動の高電圧RF信号を印加する。   The resonance circuit unit 205 resonates and amplifies the RF signal generated by the RF signal source 201 to generate a high-voltage RF signal. The resonance circuit unit 205 generates a high-voltage RF signal in the same phase as one rod electrode pair 206a-1 and 206a-2 of the rod electrode unit 202. A voltage RF signal is applied, and a high voltage RF signal that is different from the high voltage RF signal applied to one rod electrode pair 206a-1 and 206a-2 is applied to the other rod electrode pair 206b-1 and 206b-2. To do.

共振特性測定部203は、共振回路部205とロッド電極部202との接続ノードに接続され、共振回路部205の共振周波数、または、共振増幅された高電圧RF信号の振幅(増幅率)、あるいは、その両方を測定する。   The resonance characteristic measurement unit 203 is connected to a connection node between the resonance circuit unit 205 and the rod electrode unit 202, and the resonance frequency of the resonance circuit unit 205 or the amplitude (amplification factor) of the resonance-amplified high-voltage RF signal, or Measure both.

制御部204は、共振特性測定部203の出力側と共振特性調整部209a,209bの調整素子210a,210bの入力側との間に接続され、共振特性測定部203で測定した共振周波数と振幅(増幅率)を基に、共振特性調整部209a,209bの調整素子210a,210bを調整する。すなわち、制御部204は、共振回路部205の共振周波数または高電圧RF信号の振幅(増幅率)の測定結果を基に、共振回路部205の共振周波数がRF信号源201で発生された高電圧RF信号の駆動周波数に整合するように共振特性調整部209a,209bを制御して、駆動周波数と共振周波数との周波数ずれを補正する。   The control unit 204 is connected between the output side of the resonance characteristic measurement unit 203 and the input side of the adjustment elements 210a and 210b of the resonance characteristic adjustment units 209a and 209b, and has a resonance frequency and amplitude measured by the resonance characteristic measurement unit 203 ( Based on the amplification factor, the adjustment elements 210a and 210b of the resonance characteristic adjustment units 209a and 209b are adjusted. That is, the control unit 204 uses the measurement result of the resonance frequency of the resonance circuit unit 205 or the amplitude (amplification factor) of the high voltage RF signal to generate the high voltage generated by the RF signal source 201 at the resonance frequency of the resonance circuit unit 205. The resonance characteristic adjustment units 209a and 209b are controlled so as to match the driving frequency of the RF signal to correct the frequency deviation between the driving frequency and the resonance frequency.

共振特性調整部209a,209bは、RF信号源201で発生させたRF信号の駆動周波数と共振回路部205の共振周波数を整合させるための機能を有しており、RF信号源201とロッド電極対206a,206bとの間、より詳細にはRF信号源201と、ロッド電極対206a,206bに接続されたコイル207a,207bとの間に配置されていることを特徴とする。   The resonance characteristic adjustment units 209a and 209b have a function of matching the driving frequency of the RF signal generated by the RF signal source 201 with the resonance frequency of the resonance circuit unit 205, and the RF signal source 201 and the rod electrode pair. 206a, 206b, more specifically, between the RF signal source 201 and the coils 207a, 207b connected to the rod electrode pair 206a, 206b.

また、共振特性調整部209a,209bは、分圧回路211a,211bと調整素子210a,210bで構成されており、この共振特性調整部209a,209bの両端の電圧が、ロッド電極部202にかかる電圧、より詳細にはロッド電極対206a,206bにかかる電圧よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする。   The resonance characteristic adjustment units 209a and 209b are constituted by voltage dividing circuits 211a and 211b and adjustment elements 210a and 210b. The voltage across the resonance characteristic adjustment units 209a and 209b is a voltage applied to the rod electrode unit 202. More specifically, it is characterized in that it is configured to be smaller than the voltage applied to the rod electrode pair 206a, 206b.

分圧回路211a,211bは、調整素子210a,210bにかかる電圧を高電圧RF信号よりも小さくするための回路である。調整素子210a,210bは、共振回路部205の共振周波数、または、共振周波数と振幅(増幅率)を調整可能なように構成されている。分圧回路211a,211bにより、調整素子210a,210bにかかる電圧が低圧になるため、調整素子210a,210bを構成する部品には、高耐圧部品を必要としないことから、質量分析装置の低コスト化を実現することが可能となる。   The voltage dividing circuits 211a and 211b are circuits for making the voltage applied to the adjusting elements 210a and 210b smaller than the high voltage RF signal. The adjustment elements 210a and 210b are configured to be able to adjust the resonance frequency of the resonance circuit unit 205 or the resonance frequency and amplitude (amplification factor). Since the voltage applied to the adjusting elements 210a and 210b is lowered by the voltage dividing circuits 211a and 211b, the components constituting the adjusting elements 210a and 210b do not require high withstand voltage parts. Can be realized.

なお、本実施の形態では、分圧回路211a,211bと調整素子210a,210bを分離して記載しているが、分圧回路211a,211bと調整素子210a,210bの構成要素が一部あるは全て共通のもので構成されていても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。   In the present embodiment, the voltage dividing circuits 211a and 211b and the adjusting elements 210a and 210b are described separately, but there are some components of the voltage dividing circuits 211a and 211b and the adjusting elements 210a and 210b. Even if they are all configured in common, the same effects as in the present embodiment can be obtained.

<共振特性測定部および制御部>
図3を用いて、図2に示した共振特性測定部203および制御部204について説明する。図3は、この共振特性測定部203および制御部204の構成の一例を説明するための図である。
<Resonance characteristic measurement unit and control unit>
The resonance characteristic measuring unit 203 and the control unit 204 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the configuration of the resonance characteristic measuring unit 203 and the control unit 204.

本実施の形態における共振特性測定部203は、分圧回路301a,301b、整流回路302a,302b、加算器303、共振周波数測定ブロック304、および、振幅測定ブロック305を備えている。また、本実施の形態における制御部204は、共振周波数制御ブロック306、増幅率制御ブロック307、および、RF信号源制御ブロック308を備えている。   The resonance characteristic measuring unit 203 in the present embodiment includes voltage dividing circuits 301a and 301b, rectifying circuits 302a and 302b, an adder 303, a resonance frequency measuring block 304, and an amplitude measuring block 305. Further, the control unit 204 in the present embodiment includes a resonance frequency control block 306, an amplification factor control block 307, and an RF signal source control block 308.

この共振特性測定部203において、分圧回路301aの入力側はロッド電極対206a−1,206a−2に接続され、分圧回路301bの入力側はロッド電極対206b−1,206b−2に接続されている。分圧回路301a,301bのそれぞれの出力側は、整流回路302a,302bのそれぞれの入力側に接続されている。整流回路302a,302bのそれぞれの出力側は、加算器303のそれぞれの入力側に接続されている。加算器303の出力側は、共振周波数測定ブロック304および振幅測定ブロック305のそれぞれの入力側に接続されている。   In the resonance characteristic measuring unit 203, the input side of the voltage dividing circuit 301a is connected to the rod electrode pair 206a-1 and 206a-2, and the input side of the voltage dividing circuit 301b is connected to the rod electrode pair 206b-1 and 206b-2. Has been. The output sides of the voltage dividing circuits 301a and 301b are connected to the input sides of the rectifier circuits 302a and 302b, respectively. The output sides of the rectifier circuits 302a and 302b are connected to the input sides of the adder 303, respectively. The output side of the adder 303 is connected to the input side of each of the resonance frequency measurement block 304 and the amplitude measurement block 305.

そして、共振周波数測定ブロック304の出力側は、制御部204の共振周波数制御ブロック306の入力側に接続されている。この共振周波数制御ブロック306の出力側は、共振特性調整部209a,209bの調整素子210a,210bのそれぞれの入力側に接続されている。また、振幅測定ブロック305の出力側は、制御部204の増幅率制御ブロック307の入力側に接続されている。この増幅率制御ブロック307の出力側は、共振特性調整部209a,209bの調整素子210a,210bのそれぞれの入力側に接続されている。   The output side of the resonance frequency measurement block 304 is connected to the input side of the resonance frequency control block 306 of the control unit 204. The output side of the resonance frequency control block 306 is connected to the input sides of the adjustment elements 210a and 210b of the resonance characteristic adjustment units 209a and 209b. The output side of the amplitude measurement block 305 is connected to the input side of the amplification factor control block 307 of the control unit 204. The output side of the amplification factor control block 307 is connected to the input side of the adjustment elements 210a and 210b of the resonance characteristic adjustment units 209a and 209b.

共振特性測定部203には、各ロッド電極対206a−1,206a−2及び206b−1,206b−2に印加される高電圧RF信号をそれぞれ分岐して入力し、ロッド電極対206a−1,206a−2に印加する高電圧RF信号から分岐した信号を分圧回路301aで信号振幅を小さくし、また、ロッド電極対206b−1,206b−2に印加する高電圧RF信号から分岐した信号を分圧回路301bで信号振幅を小さくする。   The resonance characteristic measuring unit 203 receives and inputs the high voltage RF signals applied to the rod electrode pairs 206a-1, 206a-2 and 206b-1, 206b-2, respectively. The signal branched from the high voltage RF signal applied to 206a-2 is reduced by the voltage dividing circuit 301a, and the signal branched from the high voltage RF signal applied to the pair of rod electrodes 206b-1 and 206b-2 is obtained. The signal amplitude is reduced by the voltage dividing circuit 301b.

さらに、分圧回路301aで信号振幅を小さくされたRF信号は、整流回路302aで直流信号に変換され、また、分圧回路301bで信号振幅を小さくされたRF信号は、整流回路302bで直流信号に変換される。この整流回路302aと302bとで変換され直流信号は、加算器303に入力される。   Further, the RF signal whose signal amplitude has been reduced by the voltage dividing circuit 301a is converted into a DC signal by the rectifier circuit 302a, and the RF signal whose signal amplitude has been reduced by the voltage divider circuit 301b is converted to a DC signal by the rectifier circuit 302b. Is converted to The direct current signal converted by the rectifier circuits 302 a and 302 b is input to the adder 303.

そして、加算器303において、整流回路302aで変換された直流信号と整流回路302bで変換された直流信号とを加算し、この加算信号は、共振周波数測定ブロック304および振幅測定ブロック305に入力され、加算信号から共振周波数および振幅が検出される。この共振周波数測定ブロック304で検出された共振周波数の情報は、制御部204の共振周波数制御ブロック306に出力される。また、振幅測定ブロック305で検出された振幅の情報は、制御部204の増幅率制御ブロック307に出力される。   The adder 303 adds the DC signal converted by the rectifier circuit 302a and the DC signal converted by the rectifier circuit 302b, and this added signal is input to the resonance frequency measurement block 304 and the amplitude measurement block 305. The resonance frequency and amplitude are detected from the added signal. Information on the resonance frequency detected by the resonance frequency measurement block 304 is output to the resonance frequency control block 306 of the control unit 204. Further, the amplitude information detected by the amplitude measurement block 305 is output to the amplification factor control block 307 of the control unit 204.

さらに、制御部204において、共振周波数制御ブロック306では、共振特性測定部203の共振周波数測定ブロック304における共振周波数情報を基に、共振回路部205の共振特性調整部209a,209bを制御する。一方、増幅率制御ブロック307では、共振特性測定部203の振幅測定ブロック305における振幅情報を基に、共振回路部205の共振特性調整部209a,209bを制御する。   Further, in the control unit 204, the resonance frequency control block 306 controls the resonance characteristic adjustment units 209a and 209b of the resonance circuit unit 205 based on the resonance frequency information in the resonance frequency measurement block 304 of the resonance characteristic measurement unit 203. On the other hand, the amplification factor control block 307 controls the resonance characteristic adjustment units 209 a and 209 b of the resonance circuit unit 205 based on the amplitude information in the amplitude measurement block 305 of the resonance characteristic measurement unit 203.

<共振周波数および増幅率の調整手順>
図4を用いて、図3に示した共振特性測定部203および制御部204による共振特性調整部209a,209bの共振周波数および増幅率の調整手順について説明する。図4は、この共振特性調整部209a,209bの共振周波数および増幅率の調整手順の一例を説明するためのフローチャートである。
<Resonance frequency and gain adjustment procedure>
A procedure for adjusting the resonance frequency and the amplification factor of the resonance characteristic adjusting units 209a and 209b by the resonance characteristic measuring unit 203 and the control unit 204 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart for explaining an example of a procedure for adjusting the resonance frequency and the amplification factor of the resonance characteristic adjusting units 209a and 209b.

調整を開始すると、まず、制御部204のRF信号源制御ブロック308でRF信号源201の駆動周波数を変化させながら、各駆動周波数におけるロッド電極対206a−1,206a−2及び206b−1,206b−2に印加される高電圧RF信号をそれぞれ分岐して共振特性測定部203に入力する。   When the adjustment is started, first, the RF signal source control block 308 of the control unit 204 changes the driving frequency of the RF signal source 201 while changing the rod electrode pair 206a-1, 206a-2 and 206b-1, 206b at each driving frequency. The high voltage RF signal applied to -2 is branched and input to the resonance characteristic measuring unit 203.

そして、共振特性測定部203において、分圧回路301aと301bとでそれぞれ入力した信号の振幅を小さくして、それぞれの信号を整流回路302aと302bとで直流信号に変換し、この変換した直流信号を加算器303に入力して加算する。この加算した信号を共振周波数測定ブロック304に入力して、加算信号が最も大きくなるときのRF信号源201の駆動周波数を共振周波数として検出する(S1)。この検出した共振周波数は制御部204に入力する。   Then, in the resonance characteristic measuring unit 203, the amplitudes of the signals input by the voltage dividing circuits 301a and 301b are reduced, and the respective signals are converted into DC signals by the rectifier circuits 302a and 302b. Are input to the adder 303 and added. The added signal is input to the resonance frequency measurement block 304, and the driving frequency of the RF signal source 201 when the added signal becomes the largest is detected as the resonance frequency (S1). The detected resonance frequency is input to the control unit 204.

さらに、制御部204の共振周波数制御ブロック306において、入力した共振周波数が所定値の範囲内か否かを判定する(S2)。この共振周波数の判定の結果、共振周波数が所定値の範囲を逸脱した場合(S2−NO)には、共振特性調整部209a,209bにより共振周波数を調整し(S3)、再度、共振周波数の測定を行う(S1)。そして、共振周波数が所定値の範囲内である場合(S2−YES)は、RF信号源制御ブロック308によって駆動周波数を設定する(S4)。   Further, in the resonance frequency control block 306 of the control unit 204, it is determined whether or not the input resonance frequency is within a predetermined value range (S2). As a result of the determination of the resonance frequency, when the resonance frequency deviates from the predetermined value range (S2-NO), the resonance frequency is adjusted by the resonance characteristic adjusting units 209a and 209b (S3), and the resonance frequency is measured again. (S1). When the resonance frequency is within the predetermined value range (S2-YES), the driving frequency is set by the RF signal source control block 308 (S4).

続いて、共振特性測定部203の振幅測定ブロック305において、ロッド電極対206a−1,206a−2及び206b−1,206b−2に印加される高電圧RF信号の振幅を測定する(S5)。この測定した振幅は制御部204に入力する。   Subsequently, in the amplitude measurement block 305 of the resonance characteristic measuring unit 203, the amplitude of the high voltage RF signal applied to the rod electrode pairs 206a-1, 206a-2 and 206b-1, 206b-2 is measured (S5). The measured amplitude is input to the control unit 204.

さらに、制御部204の増幅率制御ブロック307において、入力した振幅から増幅率を求め、この増幅率が所定値の範囲内か否かを判定する(S6)。この増幅率の判定の結果、増幅率が所定値の範囲を逸脱している場合(S6−NO)には、共振特性調整部209a,209bにより増幅率を調整し(S7)、再度、振幅を測定して増幅率を求める(S5)。そして、増幅率が所定値の範囲内である場合(S6−YES)は、調整を終了する。   Further, in the amplification factor control block 307 of the control unit 204, an amplification factor is obtained from the input amplitude, and it is determined whether or not this amplification factor is within a predetermined value range (S6). As a result of the determination of the amplification factor, when the amplification factor is out of the predetermined value range (S6-NO), the amplification factor is adjusted by the resonance characteristic adjusting units 209a and 209b (S7), and the amplitude is again set. The amplification factor is obtained by measurement (S5). If the amplification factor is within the predetermined value range (S6-YES), the adjustment is terminated.

<実施の形態1の効果>
以上説明した本実施の形態に係る質量分析装置によれば、イオントラップ部3は、ロッド電極部202、RF信号源201、共振回路部205、共振特性調整部209a,209b、共振特性測定部203、制御部204などを備え、共振特性調整部209a,209bがRF信号源201とロッド電極部202との間に配置されており、共振特性調整部209a,209bの両端の電圧がロッド電極部202にかかる電圧よりも小さくなるように構成されていることにより、以下のような効果を得ることができる。
<Effect of Embodiment 1>
According to the mass spectrometer according to the present embodiment described above, the ion trap unit 3 includes the rod electrode unit 202, the RF signal source 201, the resonance circuit unit 205, the resonance characteristic adjustment units 209a and 209b, and the resonance characteristic measurement unit 203. , The control unit 204 and the like, the resonance characteristic adjustment units 209a and 209b are arranged between the RF signal source 201 and the rod electrode unit 202, and the voltage across the resonance characteristic adjustment units 209a and 209b is the rod electrode unit 202. The following effects can be obtained by being configured so as to be smaller than the voltage applied to.

本実施の形態に係る質量分析装置における効果は、イオントラップ部3の共振特性調整部209a,209bにおいて、高耐圧部品を用いること無く共振特性を調整することが可能となる。これにより、質量分析装置の低コスト化、小型化、計測スループットの向上が可能となる。   The effect of the mass spectrometer according to the present embodiment is that the resonance characteristics can be adjusted in the resonance characteristics adjusting sections 209a and 209b of the ion trap section 3 without using high-voltage components. As a result, the mass spectrometer can be reduced in cost, size, and measurement throughput can be improved.

すなわち、素子ばらつきや温度変動などによる駆動周波数と共振周波数とのずれを補正する共振特性調整部209a,209bを含む同調回路を、数十Vから100V程度の低い耐圧部品で構成できることから、質量分析装置の低コスト化、小型化が可能となる。また、機械式の部品を用いること無く同調機能の自動化が実現可能なため、調整制御や演算処理が簡便となり、質量分析装置の安定性向上および計測スループットの向上が見込まれる。   That is, since the tuning circuit including the resonance characteristic adjustment units 209a and 209b for correcting the deviation between the drive frequency and the resonance frequency due to element variations, temperature fluctuations, and the like can be configured with low withstand voltage components of about several tens of volts to 100V. The cost and size of the apparatus can be reduced. In addition, since the tuning function can be automated without using mechanical parts, adjustment control and calculation processing are simplified, and stability of the mass spectrometer and measurement throughput are expected to be improved.

[実施の形態2]
本実施の形態に係る質量分析装置を、図5を用いて説明する。本実施の形態に係る質量分析装置は、前記実施の形態1に対して、イオントラップ部(具体的な回路構成の共振特性調整部を含む)の構成が異なる。本実施の形態に係る質量分析装置の構成は前記実施の形態1と同様(図1)であるので、ここでの説明は省略し、以下においては、主に実施の形態1と異なる点を説明する。
[Embodiment 2]
A mass spectrometer according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The mass spectrometer according to the present embodiment differs from the first embodiment in the configuration of an ion trap unit (including a resonance characteristic adjustment unit having a specific circuit configuration). Since the configuration of the mass spectrometer according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 1), description thereof will be omitted, and the following mainly describes differences from the first embodiment. To do.

<イオントラップ部>
図5は、本実施の形態2に係る質量分析装置(図1)において、イオントラップ部の構成の一例を説明するための図である。なお、図5において、前述した図2に対応する構成要素には、図2の200番台の下2桁の数字を図5では500番台の同じ数字で示している。
<Ion trap part>
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the configuration of the ion trap unit in the mass spectrometer (FIG. 1) according to the second embodiment. In FIG. 5, the last two digits of the 200 series in FIG. 2 are indicated by the same numbers in the 500 series in FIG.

本実施の形態におけるイオントラップ部は、RF信号源501、ロッド電極506a−1,506a−2,506b−1,506b−2(ロッド電極対506a,506b)を有するロッド電極部502、共振特性測定部503、制御部504、および、共振回路部505を備えている。   The ion trap unit in this embodiment includes an RF signal source 501, a rod electrode unit 502 having rod electrodes 506a-1, 506a-2, 506b-1, and 506b-2 (rod electrode pairs 506a and 506b), and resonance characteristic measurement. Part 503, control part 504, and resonance circuit part 505.

共振回路部505は、共振特性調整部509a,509b、コイル507a,507bのインダクタンス成分、配線の寄生抵抗512a,512b、および、ロッド電極対506a,506bや配線の寄生容量などからなる負荷コンデンサ508a,508bで構成される。また、共振特性調整部509a,509bは、RF信号源501とコイル507a,507bとの間にそれぞれ接続された可変の直列コンデンサ513a,513bのみで構成される。   The resonance circuit unit 505 includes resonance characteristics adjusting units 509a and 509b, inductance components of the coils 507a and 507b, wiring parasitic resistances 512a and 512b, and load capacitors 508a and 506b including rod electrode pairs 506a and 506b and wiring parasitic capacitances. 508b. Further, the resonance characteristic adjusting units 509a and 509b are configured only by variable series capacitors 513a and 513b respectively connected between the RF signal source 501 and the coils 507a and 507b.

この構成において、直列コンデンサ513a,513bの容量値をC、コイル507a,507bのインダクタンス値をL、寄生抵抗512a,512bの抵抗値をR、負荷コンデンサ508a,508bの容量値をCと置くと、共振回路部505の共振周波数fと、共振周波数fにおけるロッド電極対506a,506bの電圧振幅V、直列コンデンサ513a,513bの端子間電圧振幅V、および、ロッド電極対506a,506bと共振特性調整部509a,509bとの電圧振幅の比Dは、次式で表される。 In this configuration, the capacitance values of the series capacitors 513a and 513b are C S , the inductance values of the coils 507a and 507b are L, the resistance values of the parasitic resistors 512a and 512b are R, and the capacitance values of the load capacitors 508a and 508b are C L. The resonance frequency f 0 of the resonance circuit unit 505, the voltage amplitude V R of the rod electrode pair 506a, 506b at the resonance frequency f 0, the voltage amplitude V C between the terminals of the series capacitors 513a, 513b, and the rod electrode pair 506a, 506b and the resonant characteristic adjusting section 509a, the ratio D V of the voltage amplitude of the 509b is expressed by the following equation.

Figure 2014123469
Figure 2014123469

上式から、共振周波数fは、直列コンデンサ513a,513bによって、(式5)に従って調整できる。また、直列コンデンサ513a,513bの端子間電圧Vは、ロッド電極対506a,506bでの振幅Vに対して、(式8)で表される分だけ分圧された値となる。 From the above equation, the resonance frequency f 0 can be adjusted according to (Equation 5) by the series capacitors 513a and 513b. Also, the series capacitor 513a, the voltage V C across the terminals of 513b, the rod electrode pairs 506a, the amplitude V R at 506b, the amount corresponding to the divided value represented by Equation (8).

以上のような構成により、本実施の形態におけるイオントラップ部では、前記実施の形態1と同様の効果として、素子ばらつきや温度変動などによる駆動周波数と共振周波数とのずれを補正する共振特性調整部509a,509bを含む同調回路を、数十Vから100V程度の低い耐圧部品で構成できることから、質量分析装置の低コスト化、小型化が可能となる。また、機械式の部品を用いること無く同調機能の自動化が実現可能なため、調整制御や演算処理が簡便となり、質量分析装置の安定性向上および計測スループットの向上が見込まれる。   With the configuration as described above, in the ion trap unit in the present embodiment, as the same effect as in the first embodiment, a resonance characteristic adjustment unit that corrects a deviation between the drive frequency and the resonance frequency due to element variation, temperature fluctuation, and the like. Since the tuning circuit including 509a and 509b can be configured with a withstand voltage component as low as several tens of volts to 100V, the mass spectrometer can be reduced in cost and size. In addition, since the tuning function can be automated without using mechanical parts, adjustment control and calculation processing are simplified, and stability of the mass spectrometer and measurement throughput are expected to be improved.

さらに、前記実施の形態1と異なる効果として、ここで示した共振特性調整部509a,509bの回路(可変の直列コンデンサ513a,513bのみの構成)は、共振周波数を調整すると同時に、増幅率も(式6)に従って変化する。この増幅率の変化を補正する方法として、制御部504によりRF信号源501の出力振幅を調整して増幅率の変動分を補償する方法が有用である。   Further, as an effect different from that of the first embodiment, the circuit of the resonance characteristic adjusting units 509a and 509b shown here (configuration of only the variable series capacitors 513a and 513b) adjusts the resonance frequency and also increases the amplification factor ( Varies according to equation 6). As a method for correcting the change in amplification factor, a method of adjusting the output amplitude of the RF signal source 501 by the control unit 504 and compensating for the variation in amplification factor is useful.

[実施の形態3]
本実施の形態に係る質量分析装置を、図6を用いて説明する。本実施の形態に係る質量分析装置は、前記実施の形態1に対して、イオントラップ部(共振周波数と増幅率を独立に調整可能な、具体的な回路構成の共振特性調整部を含む)の構成が異なる。本実施の形態に係る質量分析装置の構成は前記実施の形態1と同様(図1)であるので、ここでの説明は省略し、以下においては、主に実施の形態1と異なる点を説明する。
[Embodiment 3]
A mass spectrometer according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The mass spectrometer according to the present embodiment is different from that of the first embodiment in that the ion trap unit (including a resonance characteristic adjustment unit having a specific circuit configuration capable of independently adjusting the resonance frequency and the amplification factor). The configuration is different. Since the configuration of the mass spectrometer according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 1), description thereof will be omitted, and the following mainly describes differences from the first embodiment. To do.

<イオントラップ部>
図6は、本実施の形態3に係る質量分析装置(図1)において、イオントラップ部の構成の一例を説明するための図である。なお、図6において、前述した図2,図5に対応する構成要素には、図2,図5の200,500番台の下2桁の数字を図6では600番台の同じ数字で示している。
<Ion trap part>
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the configuration of the ion trap unit in the mass spectrometer (FIG. 1) according to the third embodiment. 6, the last two digits of the 200 and 500 series in FIG. 2 and FIG. 5 are indicated by the same numerals in the 600 series in FIG. .

本実施の形態におけるイオントラップ部は、RF信号源601、ロッド電極606a−1,606a−2,606b−1,606b−2(ロッド電極対606a,606b)を有するロッド電極部602、共振特性測定部603、制御部604、および、共振回路部605を備えている。   The ion trap unit in the present embodiment includes an RF signal source 601, a rod electrode unit 602 having rod electrodes 606a-1, 606a-2, 606b-1, and 606b-2 (rod electrode pairs 606a and 606b), and resonance characteristic measurement. A unit 603, a control unit 604, and a resonance circuit unit 605.

共振回路部605は、共振特性調整部609a,609b、コイル607a,607bのインダクタンス成分、配線の寄生抵抗612a,612b、および、ロッド電極対606a,606bや配線の寄生容量などからなる負荷コンデンサ608a,608bで構成される。また、共振特性調整部609a,609bは、RF信号源601とコイル607a,607bとの間に接続された可変の直列コンデンサ613a,613bと、片側の端子をコイル607a,607bに接続し他方の端子を接地した可変の並列コンデンサ614a,614bで構成される。   The resonance circuit unit 605 includes resonance characteristics adjusting units 609a and 609b, inductance components of the coils 607a and 607b, wiring parasitic resistances 612a and 612b, and load capacitors 608a and 606b including rod electrode pairs 606a and 606b and wiring parasitic capacitance. 608b. The resonance characteristic adjusting units 609a and 609b include variable series capacitors 613a and 613b connected between the RF signal source 601 and the coils 607a and 607b, one terminal connected to the coils 607a and 607b, and the other terminal. Are constituted by variable parallel capacitors 614a and 614b.

この構成において、直列コンデンサ613a,613bの容量値をC、並列コンデンサ614a,614bの容量値をC、コイル607a,607bのインダクタンス値をL、配線の寄生抵抗612a,612bの抵抗値をR、負荷コンデンサ608a,608bの容量値をCと置くと、共振回路部605の共振周波数fと、共振周波数fにおけるロッド電極対606a,606bの電圧振幅V、直列コンデンサ613a,613bの端子間電圧振幅V、および、ロッド電極対606a,606bと共振特性調整部609a,609bとの電圧振幅の比Dは、次式で表される。 In this configuration, the capacitance value of the series capacitors 613a and 613b is C S , the capacitance value of the parallel capacitors 614a and 614b is C P , the inductance value of the coils 607a and 607b is L, and the resistance value of the parasitic resistances 612a and 612b of the wiring is R , load capacitor 608a, placing the capacitance value of 608b and C L, the resonant frequency f 0 of the resonance circuit 605, the rod electrode pairs 606a at the resonance frequency f 0, the voltage amplitude V R of 606b, series capacitor 613a, the 613b The voltage amplitude V C between terminals and the voltage amplitude ratio D V between the rod electrode pair 606a, 606b and the resonance characteristic adjustment units 609a, 609b are expressed by the following equations.

Figure 2014123469
Figure 2014123469

上式から、共振周波数fは、直列コンデンサ613a,613bと並列コンデンサ614a,614bによって、(式9)に従って調整できる。また、直列コンデンサ613a,613bの端子間電圧Vは、ロッド電極対606a,606bでの振幅Vに対して、(式12)で表される分だけ分圧された値となる。例えば、直列コンデンサ613a,613bの容量Cと並列コンデンサ614a,614bの容量Cの和を負荷コンデンサ608a,608bの容量Cの5倍にすると、直列コンデンサ613a,613bの端子間電圧Vは、ロッド電極対606a,606bでの電圧Vの5分の1となる。 From the above equation, the resonance frequency f 0 can be adjusted according to (Equation 9) by the series capacitors 613a and 613b and the parallel capacitors 614a and 614b. Also, the series capacitor 613a, the voltage V C across the terminals of 613b, the rod electrode pairs 606a, the amplitude V R at 606b, the amount corresponding to the divided value represented by Equation (12). For example, series capacitor 613a, the capacity of 613b C S and the parallel capacitor 614a, sum load capacitors 608a of the capacitance C P of 614b, when five times the capacity C L of 608b, series capacitor 613a, between 613b of the terminal voltage V C the rod electrode pairs 606a, the one fifth of the voltage V R at 606b.

また、ここで示した回路構成によれば、(式10)に示すように、いずれかの可変の直列コンデンサ613a,613bまたは並列コンデンサ614a,614bを調整することにより、増幅率を調整することが可能である。特に、直列コンデンサ613a,613bと並列コンデンサ614a,614bの容量の和を一定にし、容量の比率を変えることで、共振周波数を一定にした状態で増幅率を調整できることから、共振周波数および増幅率を独立に調整が可能になるため、調整制御が簡便になることが期待できる。   Further, according to the circuit configuration shown here, as shown in (Equation 10), the gain can be adjusted by adjusting any of the variable series capacitors 613a and 613b or the parallel capacitors 614a and 614b. Is possible. In particular, since the amplification factor can be adjusted with the resonance frequency kept constant by making the sum of the capacitances of the series capacitors 613a and 613b and the parallel capacitors 614a and 614b constant and changing the ratio of the capacitances, the resonance frequency and amplification factor can be adjusted. Since adjustment can be performed independently, adjustment control can be expected to be simple.

以上のことから、本実施の形態におけるイオントラップ部では、前記実施の形態1と同様の効果が得られると共に、前記実施の形態1と異なる効果として、共振周波数と増幅率を独立に調整可能であるため、調整制御が容易となることから、質量分析装置の計測スループットを向上することが可能となる。   From the above, in the ion trap part in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and as an effect different from the first embodiment, the resonance frequency and the amplification factor can be adjusted independently. Therefore, since adjustment control becomes easy, it becomes possible to improve the measurement throughput of the mass spectrometer.

ここに示した共振特性調整部609a,609bを実現する回路構成(可変の直列コンデンサ613a,613bと可変の並列コンデンサ614a,614bとの構成)は一例であり、本発明は、共振特性調整部609a,609bをRF信号源601とコイル607a,607bとの間に配して、高耐圧部品を用いることなく、共振周波数あるいは増幅率、または、その両方を調整可能なことを特徴とするため、例えば、コンデンサをコイルに置き換えた構成や、コンデンサやコイル、抵抗素子などを組み合わせて共振特性調整部を構成したものでも、同様の効果が得られるものであれば、本発明の範疇である。   The circuit configuration (the configuration of the variable series capacitors 613a and 613b and the variable parallel capacitors 614a and 614b) for realizing the resonance characteristic adjustment units 609a and 609b shown here is an example, and the present invention is a resonance characteristic adjustment unit 609a. , 609b are arranged between the RF signal source 601 and the coils 607a and 607b, and the resonance frequency and / or the amplification factor can be adjusted without using high-voltage components. A configuration in which a capacitor is replaced with a coil, or a configuration in which a resonance characteristic adjusting unit is configured by combining a capacitor, a coil, a resistance element, or the like is within the scope of the present invention as long as the same effect can be obtained.

[実施の形態4]
本実施の形態に係る質量分析装置を、図7を用いて説明する。本実施の形態に係る質量分析装置は、前記実施の形態1に対して、イオントラップ部(0.5以下の結合率を持つ疎結合トランスを用いて構成された共振回路部を含む)の構成が異なる。本実施の形態に係る質量分析装置の構成は前記実施の形態1と同様(図1)であるので、ここでの説明は省略し、以下においては、主に実施の形態1と異なる点を説明する。
[Embodiment 4]
A mass spectrometer according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The mass spectrometer according to the present embodiment has a configuration of an ion trap unit (including a resonant circuit unit configured using a loosely coupled transformer having a coupling ratio of 0.5 or less) compared to the first embodiment. Is different. Since the configuration of the mass spectrometer according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 1), description thereof will be omitted, and the following mainly describes differences from the first embodiment. To do.

<イオントラップ部>
図7は、本実施の形態4に係る質量分析装置(図1)において、イオントラップ部の構成の一例を説明するための図である。なお、図7において、前述した図2,図5,図6に対応する構成要素には、図2,図5,図6の200,500,600番台の下2桁の数字を図7では700番台の同じ数字で示している。
<Ion trap part>
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of the configuration of the ion trap unit in the mass spectrometer (FIG. 1) according to the fourth embodiment. 7, the last two digits of the 200, 500, and 600 series in FIGS. 2, 5, and 6 are 700 in FIG. Shown with the same numbers on the base.

本実施の形態におけるイオントラップ部は、RF信号源701、ロッド電極706a−1,706a−2,706b−1,706b−2(ロッド電極対706a,706b)を有するロッド電極部702、共振特性測定部703、制御部704、および、共振回路部705を備えている。   In the present embodiment, the ion trap unit includes an RF signal source 701, rod electrodes 706a-1, 706a-2, 706b-1, and 706b-2 (rod electrode pairs 706a and 706b), resonance characteristic measurement. A unit 703, a control unit 704, and a resonance circuit unit 705.

共振回路部705は、共振特性調整部709、ロッド電極対706a,706bや配線の寄生容量などからなる負荷コンデンサ708a,708b、疎結合トランス715で構成される。疎結合トランス715は、0.5以下の結合率を持ち、一次コイル716aと、2つの二次コイル716b,716cで構成され、一次コイル716aはRF信号源701に接続され、片方の二次コイル716bの片側の端子はロッド電極対706a−1,706a−2に、逆側の端子は共振特性調整部709にそれぞれ接続され、他方の二次コイル716cの片側の端子はロッド電極対706b−1,706b−2に、逆側の端子は共振特性調整部709にそれぞれ接続される。このとき、二次コイル716b,716cは隣接するロッド電極(706a−1と706b−1、706b−1と706a−2、706a−2と706b−2、706b−2と706a−1)にかかる電圧極性が逆になるように構成されている。   The resonance circuit unit 705 includes a resonance characteristic adjustment unit 709, load capacitors 708 a and 708 b including rod electrode pairs 706 a and 706 b, parasitic capacitance of wiring, and a loosely coupled transformer 715. The loosely coupled transformer 715 has a coupling ratio of 0.5 or less, and includes a primary coil 716a and two secondary coils 716b and 716c. The primary coil 716a is connected to the RF signal source 701, and one of the secondary coils One terminal of 716b is connected to the rod electrode pairs 706a-1 and 706a-2, the other terminal is connected to the resonance characteristic adjusting unit 709, and the one terminal of the other secondary coil 716c is connected to the rod electrode pair 706b-1. 706b-2, the opposite terminals are connected to the resonance characteristic adjusting unit 709, respectively. At this time, the secondary coils 716b and 716c are applied to the adjacent rod electrodes (706a-1 and 706b-1, 706b-1 and 706a-2, 706a-2 and 706b-2, 706b-2 and 706a-1). The polarity is reversed.

共振回路部705は、疎結合トランス715の二次コイル716b,716cの漏洩インダクタンスと負荷コンデンサ708a,708b、共振特性調整部709によって、RF信号を共振増幅する。このような構成により、共振特性調整部709の両端にかかる電圧は、負荷コンデンサ708a,708bと、共振特性調整部709とで分圧され、ロッド電極対706a,706bに印加される電圧より小さくなる。   The resonance circuit unit 705 resonantly amplifies the RF signal by the leakage inductance of the secondary coils 716b and 716c of the loosely coupled transformer 715, the load capacitors 708a and 708b, and the resonance characteristic adjustment unit 709. With such a configuration, the voltage applied to both ends of the resonance characteristic adjusting unit 709 is divided by the load capacitors 708a and 708b and the resonance characteristic adjusting unit 709, and becomes smaller than the voltage applied to the rod electrode pair 706a and 706b. .

以上のことから、本実施の形態におけるイオントラップ部では、前記実施の形態1と同様の効果が得られると共に、前記実施の形態1と異なる効果として、疎結合トランス715を用いた共振回路部705は、疎結合トランス715の結合率や一次コイル716aと二次コイル716b,716cの巻数比などを調整することにより、RF信号源701から出力される電圧を変圧することができるので、消費電力や増幅率を調整することが可能となる。   From the above, in the ion trap part in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and as an effect different from that in the first embodiment, the resonance circuit unit 705 using the loosely coupled transformer 715. Since the voltage output from the RF signal source 701 can be transformed by adjusting the coupling rate of the loosely coupled transformer 715 and the turns ratio of the primary coil 716a and the secondary coils 716b and 716c, power consumption and It becomes possible to adjust the amplification factor.

[実施の形態5]
本実施の形態に係る質量分析装置を、図8を用いて説明する。本実施の形態に係る質量分析装置は、前記実施の形態1に対して、イオントラップ部(イオンを捕捉する機能とともに、イオンの質量分離を行う機能を有する)の構成が異なる。本実施の形態に係る質量分析装置の構成は前記実施の形態1と同様(図1)であるので、ここでの説明は省略し、以下においては、主に実施の形態1と異なる点を説明する。
[Embodiment 5]
A mass spectrometer according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The mass spectrometer according to the present embodiment differs from the first embodiment in the configuration of an ion trap section (having a function of capturing ions and a function of performing mass separation of ions). Since the configuration of the mass spectrometer according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment (FIG. 1), description thereof will be omitted, and the following mainly describes differences from the first embodiment. To do.

<イオントラップ部>
図8は、本実施の形態5に係る質量分析装置(図1)において、イオントラップ部の構成の一例を説明するための図である。なお、図8において、前述した図2,図5,図6,図7に対応する構成要素には、図2,図5,図6,図7の200,500,600,700番台の下2桁の数字を図8では800番台の同じ数字で示している。
<Ion trap part>
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the configuration of the ion trap section in the mass spectrometer (FIG. 1) according to the fifth embodiment. In FIG. 8, the components corresponding to those in FIGS. 2, 5, 6, and 7 described above are the bottom 2 in the 200, 500, 600, and 700 series in FIGS. In FIG. 8, the digit numbers are shown by the same numbers in the 800s.

図8では、ロッド電極対806a−1,806a−2及び806b−1,806b−2の内、一方のロッド電極対806a−1,806a−2についての回路構成のみを図示している。   FIG. 8 illustrates only the circuit configuration of one of the rod electrode pairs 806a-1 and 806a-2 among the rod electrode pairs 806a-1 and 806a-2 and 806b-1 and 806b-2.

本実施の形態におけるイオントラップ部は、RF信号源801、ロッド電極806a−1,806a−2,806b−1,806b−2を有するロッド電極部802、共振特性測定部803、制御部804、および、共振回路部805の構成に加えて、補助交流信号源819などを備えている。なお、図8に図示しない他方のロッド電極対806b−1,806b−2についての回路構成は、図示した一方のロッド電極対806a−1,806a−2と同様の構成による共振回路部805などからなり、補助交流信号源819がなく、この部分が接地された構成となっている。以下においては、図8に図示した一方のロッド電極対806a−1,806a−2についての回路構成を主に説明する。   The ion trap unit in the present embodiment includes an RF signal source 801, a rod electrode unit 802 having rod electrodes 806a-1, 806a-2, 806b-1, and 806b-2, a resonance characteristic measuring unit 803, a control unit 804, and In addition to the configuration of the resonance circuit unit 805, an auxiliary AC signal source 819 and the like are provided. The circuit configuration of the other rod electrode pair 806b-1, 806b-2 (not shown in FIG. 8) is from a resonance circuit unit 805 having the same configuration as that of the illustrated rod electrode pair 806a-1, 806a-2. Thus, there is no auxiliary AC signal source 819, and this portion is grounded. In the following, the circuit configuration of one of the rod electrode pairs 806a-1 and 806a-2 illustrated in FIG. 8 will be mainly described.

共振回路部805は、ロッド電極対806a−1,806a−2や配線の寄生容量などからなる負荷コンデンサ808a,808b、疎結合トランス815で構成される。疎結合トランス815は、一次コイル816aと、2つの二次コイル816b,816cで構成され、一次コイル816aはRF信号源801に接続され、片方の二次コイル816bの片側の端子はロッド電極806a−1に、逆側の端子は共振特性調整部809にそれぞれ接続され、他方の二次コイル816cの片側の端子はロッド電極806a−2に、逆側の端子は共振特性調整部809にそれぞれ接続される。   The resonance circuit unit 805 includes rod capacitors 806 a-1 and 806 a-2, load capacitors 808 a and 808 b including parasitic capacitance of wiring, and a loosely coupled transformer 815. The loosely coupled transformer 815 includes a primary coil 816a and two secondary coils 816b and 816c. The primary coil 816a is connected to the RF signal source 801, and one terminal of the secondary coil 816b is a rod electrode 806a- 1, the opposite terminal is connected to the resonance characteristic adjustment unit 809, the other terminal of the other secondary coil 816 c is connected to the rod electrode 806 a-2, and the opposite terminal is connected to the resonance characteristic adjustment unit 809. The

本実施の形態におけるイオントラップ部は、イオンを捕捉する機能とともに、イオンの質量分離を行う機能を有し、2対のロッド電極対806a−1,806a−2及び806b−1,806b−2の内、片側の対のロッド電極806a−1,806a−2に対して、高電圧RF信号と共に、交流信号(以下、補助交流信号と記す)をそれぞれのロッド電極806a−1,806a−2に印加できるように構成されており、さらに、ロッド電極806a−1,806a−2に印加される補助交流信号が差動になるように構成されている。   The ion trap portion in the present embodiment has a function of capturing ions and a function of mass separation of ions, and has two pairs of rod electrode pairs 806a-1, 806a-2 and 806b-1, 806b-2. An AC signal (hereinafter referred to as an auxiliary AC signal) is applied to each of the rod electrodes 806a-1 and 806a-2 along with the high voltage RF signal to the pair of rod electrodes 806a-1 and 806a-2 on one side. Further, the auxiliary AC signal applied to the rod electrodes 806a-1 and 806a-2 is configured to be differential.

このようなイオントラップ部に用いる場合の共振特性調整部809は、可変の調整コンデンサ817a,817bと、密結合トランス818で構成されている。密結合トランス818は、疎結合トランス815より密結合(結合率が大きい)であり、一次コイルおよび二次コイルの端子間にはそれぞれ調整コンデンサ817a,817bが接続され、調整コンデンサ817a,817bのそれぞれの一端は補助交流信号源819に接続され、他端は疎結合トランス815の二次コイル816b,816cの逆側の端子にそれぞれ接続される。ここで、RF信号源801の駆動周波数において、密結合トランス818の同相インピーダンスが、調整コンデンサ817a,817bのインピーダンスより高くなるように構成されていることが望ましい。   The resonance characteristic adjusting unit 809 when used in such an ion trap unit includes variable adjusting capacitors 817a and 817b and a tightly coupled transformer 818. The tightly coupled transformer 818 is more tightly coupled (having a higher coupling ratio) than the loosely coupled transformer 815, and adjustment capacitors 817a and 817b are connected between the terminals of the primary coil and the secondary coil, respectively, and the adjustment capacitors 817a and 817b are respectively connected. Is connected to the auxiliary AC signal source 819, and the other end is connected to terminals on the opposite side of the secondary coils 816b and 816c of the loosely coupled transformer 815. Here, it is desirable that the in-phase impedance of the tightly coupled transformer 818 be higher than the impedance of the adjusting capacitors 817a and 817b at the driving frequency of the RF signal source 801.

密結合トランス818は、差動信号が入力されるとインピーダンスが低く、同相信号が入力されるとインピーダンスが高くなるように接続されている。補助交流信号源819から共振特性調整部809に補助交流信号が入力されると、密結合トランス818によって共振特性調整部809のインピーダンスが低くなり、共振特性調整部809の影響を受けずに、疎結合トランス815へ伝送される。   The tightly coupled transformer 818 is connected so that the impedance is low when a differential signal is input and the impedance is high when a common-mode signal is input. When an auxiliary AC signal is input from the auxiliary AC signal source 819 to the resonance characteristic adjustment unit 809, the impedance of the resonance characteristic adjustment unit 809 is lowered by the tightly coupled transformer 818, and is not affected by the resonance characteristic adjustment unit 809. It is transmitted to the coupling transformer 815.

一方、RF信号源801から出力された信号は、疎結合トランス815を介して、共振特性調整部809に伝送される。このとき、共振特性調整部809に入力されるRF信号は同相信号となるため、共振特性調整部809を構成する密結合トランス818のインピーダンスが高くなるため、調整コンデンサ817a,817bの影響を受けるようになる。   On the other hand, the signal output from the RF signal source 801 is transmitted to the resonance characteristic adjustment unit 809 via the loosely coupled transformer 815. At this time, since the RF signal input to the resonance characteristic adjustment unit 809 is an in-phase signal, the impedance of the tightly coupled transformer 818 constituting the resonance characteristic adjustment unit 809 is increased, and thus is affected by the adjustment capacitors 817a and 817b. It becomes like this.

このように、補助交流信号源819からの補助交流信号とRF信号源801からのRF信号とは疎結合トランス815によって重畳され、かつ、共振特性調整部809が補助交流信号源819と疎結合トランス815との間に配置されており、共振特性調整部809の両端の電圧がロッド電極対806a−1,806a−2にかかる電圧よりも小さくなるように構成されている。   As described above, the auxiliary AC signal from the auxiliary AC signal source 819 and the RF signal from the RF signal source 801 are superimposed by the loosely coupled transformer 815, and the resonance characteristic adjusting unit 809 is connected to the auxiliary AC signal source 819 and the loosely coupled transformer. 815 is configured such that the voltage at both ends of the resonance characteristic adjustment unit 809 is smaller than the voltage applied to the rod electrode pairs 806a-1 and 806a-2.

以上のことから、本実施の形態におけるイオントラップ部では、前記実施の形態1と同様の効果が得られると共に、前記実施の形態1と異なる効果として、共振特性調整部809は、RF信号の共振特性のみに影響し、補助交流信号の共振特性には影響を与えないことから、イオンを捕捉する機能とともに、イオンの質量分離を行う機能を有するイオントラップ部において、RF信号の共振特性のみを調整することが可能となる。   From the above, in the ion trap unit in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and as an effect different from that in the first embodiment, the resonance characteristic adjusting unit 809 has the resonance of the RF signal. Only the resonance characteristics of the RF signal are adjusted in the ion trap part that has the function of trapping ions and the function of mass separation of ions since it affects only the characteristics and does not affect the resonance characteristics of the auxiliary AC signal. It becomes possible to do.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. . Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

1…試料導入室、2…イオン化室、3…イオントラップ部、4…検出器、5…データ処理部、6…データ出力部、7…画面、
201,501,601,701,801,901…RF信号源
202,502,602,702,802,902…ロッド電極部
203,503,603,703,803…共振特性測定部
204,504,604,704,804…制御部
205,505,605,705,805,905…共振回路部
206(a−1,a−2,b−1,b−2),506(a−1,a−2,b−1,b−2),606(a−1,a−2,b−1,b−2),706(a−1,a−2,b−1,b−2),806(a−1,a−2,b−1,b−2),906(a−1,a−2,b−1,b−2)…ロッド電極
207(a,b),507(a,b),607(a,b),907(a,b)…コイル
208(a,b),508(a,b),608(a,b),708(a,b),808(a,b),908(a,b),909…負荷コンデンサ
209(a,b),509(a,b),609(a,b),709,809…共振特性調整部
210(a,b)…調整素子
211(a,b)…分圧回路
301(a,b)…分圧回路
302(a,b)…整流回路
303…加算器
304…共振周波数測定ブロック
305…振幅測定ブロック
306…共振周波数制御ブロック
307…増幅率制御ブロック
308…RF信号源制御ブロック
512(a,b),612(a,b)…寄生抵抗
513(a,b),613(a,b)…直列コンデンサ
614(a,b)…並列コンデンサ
715,815…疎結合トランス
716(a),816(a)…一次コイル
716(b,c),816(b,c)…二次コイル
817(a,b)…調整コンデンサ
818…密結合トランス
819…補助交流信号源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sample introduction chamber, 2 ... Ionization chamber, 3 ... Ion trap part, 4 ... Detector, 5 ... Data processing part, 6 ... Data output part, 7 ... Screen,
201,501,601,701,801,901 ... RF signal source 202,502,602,702,802,902 ... rod electrode part 203,503,603,703,803 ... resonance characteristic measuring part 204,504,604 704, 804 ... Control unit 205, 505, 605, 705, 805, 905 ... Resonance circuit unit 206 (a-1, a-2, b-1, b-2), 506 (a-1, a-2, b-1, b-2), 606 (a-1, a-2, b-1, b-2), 706 (a-1, a-2, b-1, b-2), 806 (a -1, a-2, b-1, b-2), 906 (a-1, a-2, b-1, b-2) ... rod electrodes 207 (a, b), 507 (a, b) , 607 (a, b), 907 (a, b)... Coil 208 (a, b), 508 (a, b), 608 (a , B), 708 (a, b), 808 (a, b), 908 (a, b), 909 ... load capacitors 209 (a, b), 509 (a, b), 609 (a, b), 709, 809 ... Resonance characteristic adjustment unit 210 (a, b) ... Adjustment element 211 (a, b) ... Voltage divider circuit 301 (a, b) ... Voltage divider circuit 302 (a, b) ... Rectifier circuit 303 ... Adder 304 ... Resonance frequency measurement block 305 ... Amplitude measurement block 306 ... Resonance frequency control block 307 ... Amplification factor control block 308 ... RF signal source control block 512 (a, b), 612 (a, b) ... Parasitic resistance 513 (a, b), 613 (a, b) ... Series capacitors 614 (a, b) ... Parallel capacitors 715, 815 ... Loosely coupled transformers 716 (a), 816 (a) ... Primary coils 716 (b, c), 816 (b) , C) Secondary coil 817 (a, b) ... tuning capacitors 818 ... tightly coupled transformer 819 ... auxiliary AC signal source

Claims (12)

試料をイオンの質量に応じて分離するイオントラップ部を備えた質量分析装置であって、
前記イオントラップ部は、
互いに平行に配置された4本のロッド電極を備えたロッド電極部と、
RF信号を発生させるRF信号源と、
前記RF信号源で発生させたRF信号を共振増幅して高電圧RF信号を生成し、前記ロッド電極部の4本のロッド電極の中心軸に対して対向する一方の一組のロッド電極対に高電圧RF信号を印加し、他方の一組のロッド電極対に前記一方の一組のロッド電極対に印加した高電圧RF信号とは差動の高電圧RF信号を印加する共振回路部と、
前記共振回路部の特性を調整するための共振特性調整部と、
前記一方の一組のロッド電極対に印加する高電圧RF信号と前記他方の一組のロッド電極対に印加する前記差動の高電圧RF信号との前記共振回路部の共振周波数および増幅率を測定する共振特性測定部と、
前記共振特性測定部で測定した前記共振回路部の共振周波数および増幅率の情報に基づいて前記共振特性調整部を調整する制御部とを備え、
前記共振特性調整部が前記RF信号源と前記ロッド電極部との間に配置されており、前記共振特性調整部の両端の電圧が前記ロッド電極部にかかる電圧よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする質量分析装置。
A mass spectrometer equipped with an ion trap that separates a sample according to the mass of ions,
The ion trap part is
A rod electrode portion comprising four rod electrodes arranged in parallel to each other;
An RF signal source for generating an RF signal;
A high voltage RF signal is generated by resonance amplification of the RF signal generated by the RF signal source, and is applied to one set of rod electrodes facing the central axis of the four rod electrodes of the rod electrode portion. A resonance circuit unit that applies a high-voltage RF signal and applies a high-voltage RF signal that is different from the high-voltage RF signal applied to the one set of rod electrode pairs to the other set of rod electrode pairs;
A resonance characteristic adjustment unit for adjusting the characteristic of the resonance circuit unit;
Resonance frequency and amplification factor of the resonance circuit section between the high voltage RF signal applied to the one set of rod electrode pairs and the differential high voltage RF signal applied to the other set of rod electrode pairs. A resonance characteristic measurement unit to be measured;
A control unit that adjusts the resonance characteristic adjustment unit based on information on a resonance frequency and an amplification factor of the resonance circuit unit measured by the resonance characteristic measurement unit;
The resonance characteristic adjustment unit is disposed between the RF signal source and the rod electrode unit, and is configured such that a voltage at both ends of the resonance characteristic adjustment unit is smaller than a voltage applied to the rod electrode unit. A mass spectrometer characterized by comprising:
請求項1に記載の質量分析装置において、
前記共振特性調整部は、前記一方の一組または他方の一組のロッド電極対にそれぞれ接続されたコイルにそれぞれ接続される第1および第2共振特性調整部を備え、
前記第1および第2共振特性調整部はそれぞれ、可変コンデンサで構成されており、前記可変コンデンサは前記RF信号源と前記一方の一組または他方の一組のロッド電極対に接続されたコイルとの間に接続されていることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 1,
The resonance characteristic adjustment unit includes first and second resonance characteristic adjustment units respectively connected to coils respectively connected to the one set or the other set of rod electrode pairs.
Each of the first and second resonance characteristic adjusting units is composed of a variable capacitor, and the variable capacitor includes a coil connected to the RF signal source and the one set or one set of rod electrode pairs. A mass spectrometer connected between the two.
請求項1に記載の質量分析装置において、
前記共振特性調整部は、前記一方の一組または他方の一組のロッド電極対にそれぞれ接続されたコイルにそれぞれ接続される第1および第2共振特性調整部を備え、
前記第1および第2共振特性調整部はそれぞれ、2つの可変コンデンサで構成されており、一方の可変コンデンサは前記RF信号源と前記一方の一組または他方の一組のロッド電極対に接続されたコイルとの間に接続され、他方の可変コンデンサは前記コイルと接地電位との間に接続されていることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 1,
The resonance characteristic adjustment unit includes first and second resonance characteristic adjustment units respectively connected to coils respectively connected to the one set or the other set of rod electrode pairs.
Each of the first and second resonance characteristic adjusting units is composed of two variable capacitors, and one variable capacitor is connected to the RF signal source and the one set or one set of rod electrode pairs. The mass spectrometer is connected between the other coil and the other variable capacitor is connected between the coil and a ground potential.
請求項1に記載の質量分析装置において、
前記共振特性測定部は、
前記一方の一組または他方の一組のロッド電極対に印加する高電圧RF信号から分岐したそれぞれの信号の信号振幅を小さくする第1および第2分圧回路と、
前記第1および第2分圧回路で信号振幅を小さくされたRF信号をそれぞれ直流信号に変換する第1および第2整流回路と、
前記第1および第2整流回路で変換された直流信号を加算する加算器と、
前記加算器で加算された加算信号から共振周波数を検出する共振周波数測定ブロックと、
前記加算器で加算された加算信号から振幅を検出する振幅測定ブロックとを備えていることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 1,
The resonance characteristic measurement unit includes:
First and second voltage dividing circuits for reducing the signal amplitude of each signal branched from the high-voltage RF signal applied to the one set or the other set of rod electrode pairs;
First and second rectifier circuits for converting RF signals whose signal amplitude has been reduced by the first and second voltage dividing circuits into DC signals, respectively;
An adder for adding the DC signals converted by the first and second rectifier circuits;
A resonance frequency measurement block for detecting a resonance frequency from the addition signal added by the adder;
A mass spectrometer comprising: an amplitude measurement block that detects an amplitude from the addition signal added by the adder.
請求項4に記載の質量分析装置において、
前記制御部は、
前記共振周波数測定ブロックにおける共振周波数情報を基に前記共振特性調整部を制御する共振周波数制御ブロックと、
前記振幅測定ブロックにおける振幅情報を基に前記共振特性調整部を制御する増幅率制御ブロックと、
前記RF信号源を制御するRF信号源制御ブロックとを備えていることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 4,
The controller is
A resonance frequency control block that controls the resonance characteristic adjustment unit based on resonance frequency information in the resonance frequency measurement block;
An amplification factor control block for controlling the resonance characteristic adjustment unit based on amplitude information in the amplitude measurement block;
A mass spectrometer comprising an RF signal source control block for controlling the RF signal source.
請求項1に記載の質量分析装置において、
前記試料を導入する試料導入室と、
前記試料導入室に導入された前記試料をイオン化するイオン化室と、
前記イオン化室でイオン化された前記試料を前記イオンの質量に応じて分離する前記イオントラップ部と、
前記イオントラップ部で分離されたイオンのうち所定の質量を有するイオンを検出する検出器と、
前記検出器で前記イオンを検出して得られたデータを処理するデータ処理部とを備えていることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 1,
A sample introduction chamber for introducing the sample;
An ionization chamber for ionizing the sample introduced into the sample introduction chamber;
The ion trap part for separating the sample ionized in the ionization chamber according to the mass of the ions;
A detector for detecting ions having a predetermined mass among the ions separated by the ion trap unit;
A mass spectrometer comprising: a data processing unit that processes data obtained by detecting the ions with the detector.
試料をイオンの質量に応じて分離するイオントラップ部を備えた質量分析装置であって、
前記イオントラップ部は、
互いに平行に配置された4本のロッド電極を備えたロッド電極部と、
RF信号を発生させるRF信号源と、
前記RF信号源で発生させたRF信号を共振増幅して高電圧RF信号を生成し、前記ロッド電極部の4本のロッド電極の中心軸に対して対向する一方の一組のロッド電極対に高電圧RF信号を印加し、他方の一組のロッド電極対に前記一方の一組のロッド電極対に印加した高電圧RF信号とは差動の高電圧RF信号を印加する共振回路部と、
前記共振回路部の特性を調整するための共振特性調整部と、
前記一方の一組のロッド電極対に前記高電圧RF信号の周波数とは異なる差動の補助交流信号を印加する補助交流信号源と、
前記一方の一組のロッド電極対に印加する高電圧RF信号と前記他方の一組のロッド電極対に印加する前記差動の高電圧RF信号との前記共振回路部の共振周波数および増幅率を測定する共振特性測定部と、
前記共振特性測定部で測定した前記共振回路部の共振周波数および増幅率の情報に基づいて前記共振特性調整部を調整する制御部とを備え、
前記補助交流信号源および前記RF信号源と前記一方の一組のロッド電極対との間に第1トランスが配置され、前記補助交流信号と前記RF信号とは前記第1トランスによって重畳され、かつ、前記共振特性調整部が前記補助交流信号源と前記第1トランスとの間に配置されており、前記共振特性調整部の両端の電圧が前記ロッド電極部にかかる電圧よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする質量分析装置。
A mass spectrometer equipped with an ion trap that separates a sample according to the mass of ions,
The ion trap part is
A rod electrode portion comprising four rod electrodes arranged in parallel to each other;
An RF signal source for generating an RF signal;
A high voltage RF signal is generated by resonance amplification of the RF signal generated by the RF signal source, and is applied to one set of rod electrodes facing the central axis of the four rod electrodes of the rod electrode portion. A resonance circuit unit that applies a high-voltage RF signal and applies a high-voltage RF signal that is different from the high-voltage RF signal applied to the one set of rod electrode pairs to the other set of rod electrode pairs;
A resonance characteristic adjustment unit for adjusting the characteristic of the resonance circuit unit;
An auxiliary AC signal source that applies a differential auxiliary AC signal different from the frequency of the high-voltage RF signal to the one set of rod electrode pairs;
Resonance frequency and amplification factor of the resonance circuit section between the high voltage RF signal applied to the one set of rod electrode pairs and the differential high voltage RF signal applied to the other set of rod electrode pairs. A resonance characteristic measurement unit to be measured;
A control unit that adjusts the resonance characteristic adjustment unit based on information on a resonance frequency and an amplification factor of the resonance circuit unit measured by the resonance characteristic measurement unit;
A first transformer is disposed between the auxiliary AC signal source and the RF signal source and the one set of rod electrode pairs, and the auxiliary AC signal and the RF signal are superimposed by the first transformer; and The resonance characteristic adjusting unit is disposed between the auxiliary AC signal source and the first transformer, and a voltage at both ends of the resonance characteristic adjusting unit is configured to be smaller than a voltage applied to the rod electrode unit. The mass spectrometer characterized by being made.
請求項7に記載の質量分析装置において、
前記共振特性調整部は、前記第1トランスより密結合の第2トランスと、前記第2トランスの一次コイルおよび二次コイルの端子間にそれぞれ接続された第1および第2可変コンデンサとから構成されており、前記第1および第2可変コンデンサの一端は前記補助交流信号源に接続され、前記第1および第2可変コンデンサの他端は前記第1トランスの二次コイルの端子に接続されていることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 7, wherein
The resonance characteristic adjusting unit includes a second transformer that is more tightly coupled than the first transformer, and first and second variable capacitors connected between terminals of a primary coil and a secondary coil of the second transformer, respectively. One end of the first and second variable capacitors is connected to the auxiliary AC signal source, and the other end of the first and second variable capacitors is connected to a terminal of the secondary coil of the first transformer. A mass spectrometer characterized by that.
請求項7に記載の質量分析装置において、
前記共振特性測定部は、
前記一方の一組または他方の一組のロッド電極対に印加する高電圧RF信号から分岐したそれぞれの信号の信号振幅を小さくする第1および第2分圧回路と、
前記第1および第2分圧回路で信号振幅を小さくされたRF信号をそれぞれ直流信号に変換する第1および第2整流回路と、
前記第1および第2整流回路で変換された直流信号を加算する加算器と、
前記加算器で加算された加算信号から共振周波数を検出する共振周波数測定ブロックと、
前記加算器で加算された加算信号から振幅を検出する振幅測定ブロックとを備えていることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 7, wherein
The resonance characteristic measurement unit includes:
First and second voltage dividing circuits for reducing the signal amplitude of each signal branched from the high-voltage RF signal applied to the one set or the other set of rod electrode pairs;
First and second rectifier circuits for converting RF signals whose signal amplitude has been reduced by the first and second voltage dividing circuits into DC signals, respectively;
An adder for adding the DC signals converted by the first and second rectifier circuits;
A resonance frequency measurement block for detecting a resonance frequency from the addition signal added by the adder;
A mass spectrometer comprising: an amplitude measurement block that detects an amplitude from the addition signal added by the adder.
請求項9に記載の質量分析装置において、
前記制御部は、
前記共振周波数測定ブロックにおける共振周波数情報を基に前記共振特性調整部を制御する共振周波数制御ブロックと、
前記振幅測定ブロックにおける振幅情報を基に前記共振特性調整部を制御する増幅率制御ブロックと、
前記RF信号源を制御するRF信号源制御ブロックとを備えていることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 9,
The controller is
A resonance frequency control block that controls the resonance characteristic adjustment unit based on resonance frequency information in the resonance frequency measurement block;
An amplification factor control block for controlling the resonance characteristic adjustment unit based on amplitude information in the amplitude measurement block;
A mass spectrometer comprising an RF signal source control block for controlling the RF signal source.
請求項7に記載の質量分析装置において、
前記試料を導入する試料導入室と、
前記試料導入室に導入された前記試料をイオン化するイオン化室と、
前記イオン化室でイオン化された前記試料を前記イオンの質量に応じて分離する前記イオントラップ部と、
前記イオントラップ部で分離されたイオンのうち所定の質量を有するイオンを検出する検出器と、
前記検出器で前記イオンを検出して得られたデータを処理するデータ処理部とを備えていることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 7, wherein
A sample introduction chamber for introducing the sample;
An ionization chamber for ionizing the sample introduced into the sample introduction chamber;
The ion trap part for separating the sample ionized in the ionization chamber according to the mass of the ions;
A detector for detecting ions having a predetermined mass among the ions separated by the ion trap unit;
A mass spectrometer comprising: a data processing unit that processes data obtained by detecting the ions with the detector.
試料をイオンの質量に応じて分離するイオントラップ部を備えた質量分析装置の調整方法であって、
前記イオントラップ部は、
互いに平行に配置された4本のロッド電極を備えたロッド電極部と、
RF信号を発生させるRF信号源と、
前記RF信号源で発生させたRF信号を共振増幅して高電圧RF信号を生成し、前記ロッド電極部の4本のロッド電極の中心軸に対して対向する一方の一組のロッド電極対に高電圧RF信号を印加し、他方の一組のロッド電極対に前記一方の一組のロッド電極対に印加した高電圧RF信号とは差動の高電圧RF信号を印加する共振回路部と、
前記共振回路部の特性を調整するための共振特性調整部と、
前記一方の一組のロッド電極対に印加する高電圧RF信号と前記他方の一組のロッド電極対に印加する前記差動の高電圧RF信号との前記共振回路部の共振周波数および増幅率を測定する共振特性測定部と、
前記共振特性測定部で測定した前記共振回路部の共振周波数および増幅率の情報に基づいて前記共振特性調整部を調整する制御部とを備え、
前記共振周波数および増幅率の調整手順は、
前記制御部において、前記RF信号源の駆動周波数を変化させながら、各駆動周波数における前記一方の一組および他方の一組のロッド電極対に印加される高電圧RF信号をそれぞれ分岐して前記共振特性測定部に入力し、
前記共振特性測定部において、それぞれ入力した信号の振幅を小さくして、それぞれの信号を直流信号に変換し、この変換した直流信号を加算し、この加算した信号が最も大きくなるときの前記RF信号源の駆動周波数を共振周波数として検出して前記制御部に入力し、
前記制御部において、入力した共振周波数が所定値の範囲内か否かを判定し、この共振周波数の判定の結果、共振周波数が所定値の範囲を逸脱した場合には、前記共振特性調整部を調整して、再度、共振周波数の測定を行い、共振周波数が所定値の範囲内である場合は駆動周波数を設定し、
続けて、前記共振特性測定部において、前記一方の一組および他方の一組のロッド電極対に印加される高電圧RF信号の振幅を測定して前記制御部に入力し、
前記制御部において、入力した振幅から増幅率を求め、この増幅率が所定値の範囲内か否かを判定し、この増幅率の判定の結果、増幅率が所定値の範囲を逸脱している場合には、前記共振特性調整部を調整して、再度、振幅を測定して増幅率を求め、増幅率が所定値の範囲内である場合は調整を終了することを特徴とする質量分析装置の調整方法。
A method for adjusting a mass spectrometer equipped with an ion trap that separates a sample according to the mass of ions,
The ion trap part is
A rod electrode portion comprising four rod electrodes arranged in parallel to each other;
An RF signal source for generating an RF signal;
A high voltage RF signal is generated by resonance amplification of the RF signal generated by the RF signal source, and is applied to one set of rod electrodes facing the central axis of the four rod electrodes of the rod electrode portion. A resonance circuit unit that applies a high-voltage RF signal and applies a high-voltage RF signal that is different from the high-voltage RF signal applied to the one set of rod electrode pairs to the other set of rod electrode pairs;
A resonance characteristic adjustment unit for adjusting the characteristic of the resonance circuit unit;
Resonance frequency and amplification factor of the resonance circuit section between the high voltage RF signal applied to the one set of rod electrode pairs and the differential high voltage RF signal applied to the other set of rod electrode pairs. A resonance characteristic measurement unit to be measured;
A control unit that adjusts the resonance characteristic adjustment unit based on information on a resonance frequency and an amplification factor of the resonance circuit unit measured by the resonance characteristic measurement unit;
The adjustment procedure of the resonance frequency and the amplification factor is as follows:
In the control unit, while changing the driving frequency of the RF signal source, the high voltage RF signals applied to the one pair of rod electrodes and the other pair of rod electrodes at each driving frequency are branched and the resonance Input to the characteristic measurement section,
In the resonance characteristic measuring unit, the amplitude of each input signal is reduced, each signal is converted into a DC signal, the converted DC signal is added, and the RF signal when the added signal becomes the largest The drive frequency of the source is detected as a resonance frequency and input to the control unit,
In the control unit, it is determined whether or not the input resonance frequency is within a predetermined value range. As a result of the determination of the resonance frequency, if the resonance frequency is out of the predetermined value range, the resonance characteristic adjusting unit is Adjust, measure the resonance frequency again, and if the resonance frequency is within the range of the predetermined value, set the drive frequency,
Subsequently, in the resonance characteristic measurement unit, the amplitude of the high voltage RF signal applied to the one set of rods and the other set of rod electrode pairs is measured and input to the control unit,
The control unit obtains an amplification factor from the input amplitude, determines whether the amplification factor is within a predetermined value range, and as a result of the determination of the amplification factor, the amplification factor deviates from the predetermined value range. In this case, the resonance characteristic adjusting unit is adjusted, the amplitude is measured again to obtain the amplification factor, and the adjustment is terminated when the amplification factor is within a predetermined value range. Adjustment method.
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JP2020035726A (en) * 2018-08-31 2020-03-05 株式会社島津製作所 Mass spectroscope
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