JP2018004298A - Mass spectrometer - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily determine sample molecular ions in a mass spectrum obtained using only an ion source by an EI method.SOLUTION: The ionization voltage of an ion source 2 by an EI method is switched between a standard value (70 eV) and a lower value than that and mass spectra for the same sample are acquired. An intensity value normalization unit 72 normalizes each intensity value, with the intensity value of base peak in each mass spectrum being 100, and a differential mass spectrum creation unit 73 subtracts a standard EI mass spectrum from low energy ionized mass spectrum after normalization and finds a differential mass spectrum. A sample molecular ion determination unit 74 determines a sample molecular ion from the differential mass spectrum and two original mass spectra. As the ratio of the sample molecular ion to a fragment ion increases when the ionization voltage is low, a fragment ion peak in the differential mass spectrum is reduced and it is made easy to confirm the sample molecular ion.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は質量分析装置に関し、更に詳しくは、電子イオン化法によるイオン源を備えた質量分析装置に関する。   The present invention relates to a mass spectrometer, and more particularly to a mass spectrometer equipped with an ion source based on an electron ionization method.

質量分析装置において気体試料中の化合物をイオン化する際には、電子イオン化(EI)法や化学イオン化(CI)法が一般に用いられる。   When ionizing a compound in a gas sample in a mass spectrometer, an electron ionization (EI) method or a chemical ionization (CI) method is generally used.

電子イオン化法では一般に、フィラメントから発生する熱電子を加速して試料分子に接触させることで該試料分子をイオン化する。電子イオン化法では殆どの場合、イオン化電圧は70V、つまり熱電子に付与されるエネルギが70eVに定められている。これは、多くの原子や分子における電子イオン化法によるイオン化効率が50〜150eVの間で最大になるためである(非特許文献1など参照)。また、一般に提供されている多くのスペクトルライブラリ(データベース)に収録されている様々な化合物のマススペクトルパターンが70eVの条件の下で測定されたものであり、いわゆるパターンマッチングにより化合物を同定する際に同じ条件で測定を行うことが望ましいという事情もある。   Generally, in the electron ionization method, the sample molecules are ionized by accelerating the thermal electrons generated from the filament and bringing them into contact with the sample molecules. In the electron ionization method, in most cases, the ionization voltage is set to 70 V, that is, the energy applied to the thermoelectrons is set to 70 eV. This is because the ionization efficiency by the electron ionization method in many atoms and molecules is maximized between 50 and 150 eV (see Non-Patent Document 1, etc.). In addition, mass spectral patterns of various compounds recorded in many spectrum libraries (databases) provided in general are measured under the condition of 70 eV. When identifying compounds by so-called pattern matching, There are also circumstances where it is desirable to perform measurements under the same conditions.

一般的な有機化合物のイオン化エネルギは8〜14eV程度の範囲であって熱電子との接触によって受けるエネルギよりも低いため、この余剰エネルギによって化合物中の結合が切断され、多くのフラグメントイオンが生成される。そのため、電子イオン化法により得られたマススペクトルからは化合物の構造情報を得ることができる。しかしながら、電子イオン化法により得られたマススペクトルではフラグメントイオンのピークが多いため、目的とする化合物の分子イオンそのものに対応するピークを見つけることが困難である場合が多い。そのため、マススペクトル上のピークから目的化合物の分子量を求めることは難しい。   Since the ionization energy of a general organic compound is in the range of about 8 to 14 eV and lower than the energy received by contact with thermionic electrons, this excess energy breaks the bonds in the compound and generates many fragment ions. The Therefore, structural information of the compound can be obtained from the mass spectrum obtained by the electron ionization method. However, in the mass spectrum obtained by the electron ionization method, since there are many fragment ion peaks, it is often difficult to find a peak corresponding to the molecular ion itself of the target compound. Therefore, it is difficult to determine the molecular weight of the target compound from the peak on the mass spectrum.

一方、化学イオン化法では、加速した熱電子を試薬ガスに接触させて該試薬ガスをイオン化し、その試薬ガスイオンと試料分子との化学反応により該試料分子をイオン化する。この化学反応は基本的にはプロトン授与反応又はプロトン脱離反応であるため、試料分子にプロトンが付加したイオン又はプロトンが脱離したイオンが多く生成される。プロトンの質量は既知であるから、一般的には、プロトン付加イオンやプロトン脱離イオンに対応するピークの質量電荷比から目的化合物の分子量を推算することは可能である。   On the other hand, in the chemical ionization method, accelerated thermoelectrons are brought into contact with a reagent gas to ionize the reagent gas, and the sample molecules are ionized by a chemical reaction between the reagent gas ions and the sample molecules. Since this chemical reaction is basically a proton-donating reaction or a proton desorption reaction, a large number of ions with protons added or ions with protons desorbed are generated. Since the mass of the proton is known, it is generally possible to estimate the molecular weight of the target compound from the mass-to-charge ratio of peaks corresponding to proton addition ions and proton desorption ions.

しかしながら、化合物の構造情報を得るとともに分子量も知りたい場合には、電子イオン化法の下での質量分析と化学イオン化法の下での質量分析とを共に行う必要がある。化学イオン化法を利用する場合には、試薬ガスを用意する必要があり分析作業が煩雑である。また一般に、電子イオン化法とは異なる専用のイオン源が必要であるため、イオン源を交換するという手間の掛かる作業が必要となる。
さらにまた、化学イオン化法により得られたマススペクトル上でも試料分子イオンそのもののピークが現れるわけではなく、各種のアダクトイオンのピークが現れることもあるため、化合物の種類によっては試料分子イオンの特定が難しい場合もある。
However, when it is desired to obtain the structural information of the compound and to know the molecular weight, it is necessary to perform both mass analysis under the electron ionization method and mass analysis under the chemical ionization method. When using the chemical ionization method, it is necessary to prepare a reagent gas, and the analysis work is complicated. In general, since a dedicated ion source different from the electron ionization method is required, a laborious work of exchanging the ion source is required.
Furthermore, the peak of the sample molecular ion itself does not appear on the mass spectrum obtained by the chemical ionization method, and the peak of various adduct ions may appear. It can be difficult.

草井、「Electron Monochomator」、日本電子株式会社、日本電子ニュース、Vol. 33、No. 1、11、2001年Kusai, “Electron Monochomator”, JEOL Ltd., JEOL News, Vol. 33, No. 1, 11, 2001 「GCMS分析の基礎 2.1.6. 電子エネルギーとEIスペクトル」、[online]、株式会社島津製作所、[平成28年5月19日検索]、インターネット<URL: http://www.an.shimadzu.co.jp/gcms/support/faq/fundamentals/ei.htm>“Basics of GCMS Analysis 2.1.6. Electron Energy and EI Spectrum”, [online], Shimadzu Corporation, [May 19, 2016 search], Internet <URL: http: //www.an.shimadzu. co.jp/gcms/support/faq/fundamentals/ei.htm>

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、電子イオン化法のためのイオン源を使用しながら、試料中の化合物分子イオンを特定可能なマススペクトルを取得することができる質量分析装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide a mass spectrum capable of identifying compound molecular ions in a sample while using an ion source for electron ionization. The object is to provide a mass spectrometer that can be obtained.

上記課題を解決するために成された本発明は、電子イオン化(EI)法によるイオン源を具備する質量分析装置において、
a)前記イオン源におけるイオン化電圧を複数段階に切り替えつつ同一試料に対する質量分析を実施する分析制御部と、
b)前記分析制御部の制御の下で異なるイオン化電圧に対して得られた複数のマススペクトルについて、それぞれのマススペクトルにおけるベースピークの強度値が互いに同じになるように強度値を規格化したうえで強度値の差を示す差分マススペクトルを求める差分マススペクトル作成部と、
を備え、前記差分マススペクトルと規格化前又は規格化後の前記複数のマススペクトルとを利用して試料中の化合物分子イオンを特定可能としたことを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention provides a mass spectrometer including an ion source based on an electron ionization (EI) method.
a) an analysis control unit for performing mass spectrometry on the same sample while switching the ionization voltage in the ion source to a plurality of stages;
b) For a plurality of mass spectra obtained for different ionization voltages under the control of the analysis control unit, normalize the intensity values so that the intensity values of the base peaks in each mass spectrum are the same. A difference mass spectrum creation unit for obtaining a difference mass spectrum indicating a difference in intensity value at
The compound molecular ion in the sample can be specified using the difference mass spectrum and the plurality of mass spectra before or after normalization.

本発明に係る質量分析装置では、好ましくは、前記分析制御部の制御の下で実施される一つの質量分析が電子イオン化法における標準的なイオン化電圧、即ち70V(熱電子のエネルギで70eV)の下で行われ、他の一つの質量分析がそれよりも低い適宜のイオン化電圧の下で行われるようにするとよい。この適宜のイオン化電圧は例えば実験的に決めることができる。   In the mass spectrometer according to the present invention, it is preferable that one mass analysis performed under the control of the analysis control unit is a standard ionization voltage in the electron ionization method, that is, 70 V (thermionic energy is 70 eV). It is recommended that the other mass analysis be performed under an appropriate ionization voltage lower than that. This appropriate ionization voltage can be determined experimentally, for example.

非特許文献2にも開示されているように、電子イオン化法ではイオン化電圧を変えるとマススペクトルが変化する。一般的には、イオン化電圧を上記標準値である70Vよりも低い例えば50V程度よりもさらに下げると、試料分子イオン、フラグメントイオンの生成量が共に減少するものの、相対的にフラグメントイオンに対する試料分子イオンの割合は増加する。本発明に係る質量分析装置ではこの現象を利用し、互いに異なる複数のイオン化電圧の下で得られた複数のマススペクトル同士の強度値の差から試料分子イオンを特定したりそのための情報を得たりする。   As disclosed in Non-Patent Document 2, in the electron ionization method, the mass spectrum changes when the ionization voltage is changed. In general, when the ionization voltage is further lowered below the standard value of 70 V, for example, about 50 V, both sample molecular ions and fragment ions are produced, but sample molecular ions relative to fragment ions are relatively reduced. The proportion of increases. The mass spectrometer according to the present invention utilizes this phenomenon to identify sample molecular ions from the difference in intensity values between a plurality of mass spectra obtained under a plurality of different ionization voltages, or to obtain information for that purpose. To do.

即ち、本発明に係る質量分析装置では、分析制御部の制御の下で異なるイオン化電圧に対する複数のマススペクトルを取得したあと、差分マススペクトル作成部は、それぞれのマススペクトルにおけるベースピークの強度値が互いに同じになるように強度値を規格化する。これはイオン化電圧によって相違する全イオン量の差をベースピークの強度値を基準に揃えるためである。そして差分マススペクトル作成部は、強度値が規格化された複数のマススペクトル間で同じ質量電荷比の強度値の差をとることで差分マススペクトルを取得する。
このとき、一般的には、フラグメントイオンのピークに対し試料分子イオンのピークの強度が相対的に高いほうのマススペクトル(通常は標準値よりもイオン化電圧が低いほうのマススペクトル)からそうでないほうのマススペクトル(通常はイオン化電圧が標準値であるマススペクトル)を減算して差分マススペクトルを求めるとよい。ただし、減算の結果、強度値が負値になる場合には強度値をゼロにすればよい。
That is, in the mass spectrometer according to the present invention, after acquiring a plurality of mass spectra for different ionization voltages under the control of the analysis control unit, the differential mass spectrum creation unit determines the intensity value of the base peak in each mass spectrum. Normalize the intensity values so that they are the same. This is because the difference in the total ion amount, which differs depending on the ionization voltage, is made uniform based on the intensity value of the base peak. Then, the difference mass spectrum creation unit obtains the difference mass spectrum by taking the difference in the intensity values of the same mass-to-charge ratio among the plurality of mass spectra whose intensity values are normalized.
At this time, in general, the mass spectrum whose intensity of the peak of the sample molecule ion is relatively higher than that of the fragment ion (usually the mass spectrum whose ionization voltage is lower than the standard value) is not so. The difference mass spectrum may be obtained by subtracting the mass spectrum (normally, the mass spectrum whose ionization voltage is a standard value). However, if the intensity value becomes negative as a result of subtraction, the intensity value may be set to zero.

一般的にイオン化電圧が標準値である場合には、複数のフラグメントイオンのうちの一つのフラグメントイオンの量が試料分子イオンの量よりも多いため、試料分子イオンではなく一つのフラグメントイオンのピークがベースピークになる。標準値よりも低い適宜のイオン化電圧の下で得られたマススペクトルにおいても同じフラグメントイオンのピークがベースピークである場合には、その二つのマススペクトルにおいて同じ質量電荷比におけるピーク(ベースピーク)の強度値が揃うように規格化が行われる。また、上述したようにイオン化電圧を標準値よりも下げると試料分子イオンの割合が相対的に多くなることから、標準値よりも低い適宜のイオン化電圧の下で得られたマススペクトルでは、フラグメントイオンでは試料分子イオンのピークがベースピークになることもある。   In general, when the ionization voltage is a standard value, since the amount of one fragment ion among a plurality of fragment ions is larger than the amount of sample molecule ions, the peak of one fragment ion is not a sample molecule ion. It becomes the base peak. If the same fragment ion peak is also the base peak in the mass spectrum obtained under an appropriate ionization voltage lower than the standard value, the peak at the same mass-to-charge ratio (base peak) in the two mass spectra. Normalization is performed so that the intensity values are uniform. Further, as described above, when the ionization voltage is lowered below the standard value, the ratio of the sample molecule ions becomes relatively large. Therefore, in the mass spectrum obtained under an appropriate ionization voltage lower than the standard value, fragment ions are obtained. Then, the peak of the sample molecular ion may become the base peak.

上記二つのマススペクトルにおいて同じ質量電荷比におけるピークがベースピークである場合、差分マススペクトル上ではそのベースピークは消滅する。また、そのベースピーク以外のフラグメントイオンのピークも消滅するか、或いは消滅しないまでも強度値はかなり小さくなる。一方、イオン化電圧を下げたときフラグメントイオンに対して試料分子イオンの割合は相対的に大きくなるから、差分をとっても試料分子イオンのピークの強度の減少は小さい。その結果、差分マススペクトル上で試料分子イオンのピークを容易に特定することができる。また、上記二つのマススペクトルにおいてベースピークの質量電荷比が相違する場合でも、差分をとることで、フラグメントイオンのピークの強度はかなり小さくなる一方、試料分子イオンのピークの強度の減少は小さい。そのため、差分マススペクトル上で試料分子イオンのピークを容易に特定することができる。   When the peak at the same mass-to-charge ratio is the base peak in the two mass spectra, the base peak disappears on the differential mass spectrum. In addition, the intensity value becomes considerably small even if the fragment ion peaks other than the base peak disappear or do not disappear. On the other hand, when the ionization voltage is lowered, the ratio of the sample molecular ion to the fragment ion is relatively large, so that the decrease in the peak intensity of the sample molecular ion is small even if the difference is taken. As a result, the peak of the sample molecular ion can be easily specified on the differential mass spectrum. Further, even when the mass-to-charge ratios of the base peaks in the two mass spectra are different, by taking the difference, the intensity of the peak of the fragment ion becomes considerably small, while the decrease in the intensity of the peak of the sample molecular ion is small. Therefore, the peak of the sample molecular ion can be easily specified on the differential mass spectrum.

また、仮に上記二つのマススペクトルにおいて共に試料分子イオンのピークが上記ベースピークであった場合には、差分マススペクトル上で該ベースピークよりも質量電荷比が大きなピークは存在しない筈である(何故なら、フラグメントイオンの質量電荷比は試料分子イオンよりも小さくなるため)。そこで、その場合には、元のマススペクトルにおけるベースピークを試料分子イオンのピークとして特定することができる。   In addition, if the peak of the sample molecular ion is the base peak in the two mass spectra, there should be no peak having a mass-to-charge ratio larger than the base peak on the differential mass spectrum (why If so, the fragment ion mass-to-charge ratio is smaller than the sample molecular ion). Therefore, in that case, the base peak in the original mass spectrum can be specified as the peak of the sample molecular ion.

以上のようにして本発明に係る質量分析装置では、差分マススペクトルと規格化前又は規格化後の複数のマススペクトルとに基づいて試料分子イオンを特定することができる。こうした作業は分析者自身が行ってもよいが、各マススペクトルの強度値に基づいて自動的に判定するようにしてもよい。即ち、本発明に係る質量分析装置では、前記差分マススペクトルと前記複数のマススペクトルの少なくとも一つとに基づいて試料中の化合物の分子イオンに対応するピークを特定する分子イオン特定部、をさらに備える構成としてもよい。   As described above, in the mass spectrometer according to the present invention, sample molecular ions can be specified based on the differential mass spectrum and a plurality of mass spectra before or after normalization. Such an operation may be performed by the analyst himself or may be automatically determined based on the intensity value of each mass spectrum. That is, the mass spectrometer according to the present invention further includes a molecular ion specifying unit that specifies a peak corresponding to the molecular ion of the compound in the sample based on the difference mass spectrum and at least one of the plurality of mass spectra. It is good also as a structure.

本発明に係る質量分析装置では、化学イオン化法を利用することなく、つまりは電子イオン化法によるイオン源のみを利用しながら、得られたマススペクトル上で試料分子イオンを容易に確認し、目的化合物の分子量を知ることができる。それにより、イオン化に際し試薬ガスを用いる必要がなく、イオン源を化学イオン化用のイオン源に交換する手間も省くことができる。   In the mass spectrometer according to the present invention, the sample molecular ion is easily confirmed on the obtained mass spectrum without using the chemical ionization method, that is, using only the ion source by the electron ionization method, and the target compound is obtained. Can be known. Thereby, it is not necessary to use a reagent gas for ionization, and it is possible to save the trouble of exchanging the ion source with an ion source for chemical ionization.

本発明の一実施例による質量分析装置の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a mass spectrometer according to an embodiment of the present invention. 本実施例の質量分析装置における試料分子イオン特定のための制御・処理のフローチャート。The flowchart of the control and process for sample molecular ion specification in the mass spectrometer of a present Example. 標準的なイオン化電圧及びそれよりも低いイオン化電圧の下で得られたマススペクトルの一例を示す図。The figure which shows an example of the mass spectrum obtained under the standard ionization voltage and the ionization voltage lower than it. 図3に示したマススペクトルの強度値を規格化したあとのマススペクトル及びそれらから求めた差分マススペクトルを示す図。The figure which shows the mass spectrum after normalizing the intensity value of the mass spectrum shown in FIG. 3, and the difference mass spectrum calculated | required from them. 強度値を規格化したあとのマススペクトル及びそれらから求めた差分マススペクトルの他の例を示す図。The figure which shows the other example of the mass spectrum after normalizing an intensity value, and the difference mass spectrum calculated | required from them.

本発明の一実施例である質量分析装置について、添付図面を参照して説明する。図1は本実施例の質量分析装置の概略構成図である。   A mass spectrometer which is one embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the mass spectrometer of the present embodiment.

本実施例の質量分析装置において、図示しない真空ポンプにより真空排気されるチャンバ1の内部には、イオン源2、イオン輸送光学系3、四重極マスフィルタ4、及びイオン検出器5、が配置されている。イオン源2は電子イオン化が可能なイオン源であり、試料ガス供給管26を通して試料ガスが供給される箱状のイオン化室21と、イオン化室21の外側に設けられたフィラメント23及び加速電極24を含む熱電子生成部22と、熱電子を捕集するトラップ電極25と、を含む。イオン源電圧生成部8は制御部9による指示に従って、熱電子生成部22及びトラップ電極25に電圧を印加する。イオン源電圧生成部8から印加される電圧により熱電子が持つエネルギが決まる。   In the mass spectrometer of the present embodiment, an ion source 2, an ion transport optical system 3, a quadrupole mass filter 4, and an ion detector 5 are arranged inside a chamber 1 that is evacuated by a vacuum pump (not shown). Has been. The ion source 2 is an ion source capable of electron ionization, and includes a box-shaped ionization chamber 21 to which a sample gas is supplied through a sample gas supply pipe 26, a filament 23 and an acceleration electrode 24 provided outside the ionization chamber 21. A thermoelectron generator 22 and a trap electrode 25 that collects thermoelectrons. The ion source voltage generation unit 8 applies a voltage to the thermoelectron generation unit 22 and the trap electrode 25 in accordance with instructions from the control unit 9. The energy of the thermoelectrons is determined by the voltage applied from the ion source voltage generator 8.

試料ガス供給管26を通してイオン化室21内に供給された試料ガス中の試料分子又は原子に熱電子生成部22で生成・加速された熱電子が接触すると、該試料分子や原子はイオン化される。生成されたイオンはイオン化室21を出てイオン輸送光学系3で収束され、四重極マスフィルタ4の長軸方向の空間に導入される。四重極マスフィルタ4には図示しない電源から直流電圧と高周波電圧とを重畳した電圧が印加され、その印加電圧に応じた質量電荷比を有するイオンのみがその長軸方向の空間を通過し、イオン検出器5に到達して検出される。このイオン検出器5による検出信号はアナログデジタル変換器(ADC)6でデジタルデータに変換されデータ処理部7に入力される。データ処理部7は本実施例の装置に特徴的なブロック構成として、データ格納部71、強度値規格化部72、差分マススペクトル作成部73、試料分子イオン特定部74を備える。制御部9は上記イオン源電圧生成部8を始めとする各部の動作を制御するとともに、入力部10、表示部11によるユーザインターフェイスを担う。   When the thermoelectrons generated and accelerated by the thermoelectron generator 22 come into contact with the sample molecules or atoms in the sample gas supplied into the ionization chamber 21 through the sample gas supply pipe 26, the sample molecules and atoms are ionized. The generated ions exit the ionization chamber 21 and are converged by the ion transport optical system 3 and introduced into the space in the long axis direction of the quadrupole mass filter 4. A voltage obtained by superimposing a DC voltage and a high-frequency voltage is applied to the quadrupole mass filter 4 from a power source (not shown), and only ions having a mass-to-charge ratio corresponding to the applied voltage pass through the space in the major axis direction, It reaches the ion detector 5 and is detected. A detection signal from the ion detector 5 is converted into digital data by an analog-digital converter (ADC) 6 and input to a data processing unit 7. The data processing unit 7 includes a data storage unit 71, an intensity value normalization unit 72, a differential mass spectrum creation unit 73, and a sample molecule ion identification unit 74 as a block configuration characteristic of the apparatus of this embodiment. The control unit 9 controls the operation of each unit including the ion source voltage generation unit 8 and serves as a user interface by the input unit 10 and the display unit 11.

なお、データ処理部7や制御部9の機能の少なくとも一部は、パーソナルコンピュータに予めインストールされた専用の処理・制御ソフトウエアを該コンピュータ上で実行することにより実現されるものとすることができる。   It should be noted that at least a part of the functions of the data processing unit 7 and the control unit 9 can be realized by executing dedicated processing / control software preinstalled in the personal computer on the computer. .

次に、本実施例の質量分析装置における特徴的な機能について図2を参照して説明する。図2は本実施例の質量分析装置における試料分子イオン特定のための制御・処理のフローチャートである。   Next, characteristic functions in the mass spectrometer of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart of control and processing for specifying sample molecular ions in the mass spectrometer of the present embodiment.

本実施例の質量分析装置において、制御部9は、同じ試料に対し異なる二つのイオン化電圧の下でそれぞれ質量分析を行うように各部を制御する。具体的には、まずイオン化電圧を標準値である70Vにするようにイオン源電圧生成部8を制御し、そのイオン化電圧の下で試料に対する所定質量電荷比範囲のスキャン測定を行い、得られたマススペクトルデータをデータ格納部71に一旦格納する。引き続き、イオン化電圧を標準値よりも低い所定値(例えば10〜20V程度)にするようにイオン源電圧生成部8を制御し、そのイオン化電圧の下で同じ試料に対してスキャン測定を行い、得られたマススペクトルデータをデータ格納部71に一旦格納する(ステップS1)。なお、標準値よりも低い所定値は目的とする化合物の種類等によって適切に決めることが好ましい。したがって、予め実験的に決めておくとよい。   In the mass spectrometer of the present embodiment, the control unit 9 controls each unit to perform mass analysis on the same sample under two different ionization voltages. Specifically, first, the ion source voltage generation unit 8 was controlled so that the ionization voltage was set to 70 V which is a standard value, and scan measurement was performed in a predetermined mass-to-charge ratio range with respect to the sample under the ionization voltage. The mass spectrum data is temporarily stored in the data storage unit 71. Subsequently, the ion source voltage generation unit 8 is controlled so that the ionization voltage becomes a predetermined value (for example, about 10 to 20 V) lower than the standard value, and scan measurement is performed on the same sample under the ionization voltage. The obtained mass spectrum data is temporarily stored in the data storage unit 71 (step S1). The predetermined value lower than the standard value is preferably determined appropriately depending on the type of the target compound. Therefore, it may be determined experimentally beforehand.

以下の説明では、イオン化電圧:70Vの下で得られたマススペクトルを標準EIマススペクトル、それより低いイオン化電圧の下で得られたマススペクトルを低エネルギイオン化マススペクトルということとする。   In the following description, a mass spectrum obtained under an ionization voltage of 70 V is referred to as a standard EI mass spectrum, and a mass spectrum obtained under a lower ionization voltage is referred to as a low energy ionization mass spectrum.

図3(a)は標準EIマススペクトルの一例、図3(b)は同じ試料に対する低エネルギイオン化マススペクトルの一例である。通常、イオン化電圧を標準値よりも下げるとイオン化効率が下がるために全体的なイオン量は減少する。一方、フラグメントイオン、試料分子イオンともに減るものの、フラグメントイオンの減り方のほうが大きいため、フラグメントイオン(例えば図3中のm/z 100)に対する試料分子イオン(図3中のm/z 120)の割合は増加する。   3A is an example of a standard EI mass spectrum, and FIG. 3B is an example of a low energy ionization mass spectrum for the same sample. Usually, when the ionization voltage is lowered below the standard value, the ionization efficiency is lowered, so that the total ion amount is reduced. On the other hand, although both the fragment ions and the sample molecule ions are reduced, since the method of reducing the fragment ions is larger, the sample molecule ions (m / z 120 in FIG. 3) with respect to the fragment ions (for example, m / z 100 in FIG. 3). The rate increases.

強度値規格化部72は上記二つのマススペクトルデータをデータ格納部71から読み出す。そして、各マススペクトルにおいて、ベースピーク(そのマススペクトル中で強度が最大であるピーク)の強度値を100(当然のことながらこれは基準値であるから1でも他の値でもよい)として、全てのピークの強度値を規格化する(ステップS2)。図4(a)、(b)は図3(a)、(b)に示したマススペクトルをそれぞれ規格化したあとのマススペクトルである。この場合には、いずれのマススペクトルもm/z 100であるフラグメントイオンのピークがベースピークである。   The intensity value normalization unit 72 reads the two mass spectrum data from the data storage unit 71. In each mass spectrum, the intensity value of the base peak (the peak having the maximum intensity in the mass spectrum) is assumed to be 100 (which is of course a reference value and may be 1 or another value). The intensity value of the peak is normalized (step S2). 4A and 4B are mass spectra after normalizing the mass spectra shown in FIGS. 3A and 3B, respectively. In this case, the peak of the fragment ion whose m / z is 100 in any mass spectrum is the base peak.

次いで差分マススペクトル作成部73は、試料分子イオンの確認が容易である(フラグメントイオンに対する試料分子イオンの割合が多い)ほうのマススペクトルからそうでないマススペクトルを差し引くことで、より詳しくは同じm/zのピークの強度値を減算することで、差分マススペクトルを求める。上記イオン化電圧の場合には、前者は低エネルギイオン化マススペクトル、後者は標準EIマススペクトルである(ステップS3)。ただし、減算によって強度値が負値になった場合にはそれをゼロ値に置き換える。   Next, the difference mass spectrum creation unit 73 subtracts the mass spectrum that is not so from the mass spectrum on which the confirmation of the sample molecular ions is easy (the ratio of the sample molecular ions to the fragment ions is large), and more specifically, the same m / The difference mass spectrum is obtained by subtracting the intensity value of the z peak. In the case of the ionization voltage, the former is a low energy ionization mass spectrum, and the latter is a standard EI mass spectrum (step S3). However, if the intensity value becomes negative due to subtraction, it is replaced with a zero value.

こうした差分マススペクトルを求める処理を行うと、図4(a)、(b)に示した例のようにベースピークのm/zが同じである場合には、該ベースピークは消滅する。また、規格化後の標準EIマススペクトルにおいて規格化後の低エネルギイオン化マススペクトルよりも強度値が大きなピークも消滅する。通常、フラグメントイオンの量は低エネルギイオン化マススペクトルよりも標準EIマススペクトルにおいて多いから、ベースピーク以外のフラグメントイオンピークも多くの場合、消滅する。逆に、低エネルギイオン化マススペクトルにおいてフラグメントイオンに対する相対的な割合が多い試料分子イオンのピークは減算によって強度値は減るものの、その強度値がゼロになることは殆どない。その結果、差分マススペクトルには試料分子イオンのピークが明確に現れることになる。   When such a process for obtaining the differential mass spectrum is performed, the base peak disappears when the m / z of the base peak is the same as in the example shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). In addition, in the standard EI mass spectrum after normalization, a peak whose intensity value is larger than that of the low energy ionization mass spectrum after normalization also disappears. Usually, the amount of fragment ions is higher in the standard EI mass spectrum than in the low energy ionization mass spectrum, so the fragment ion peaks other than the base peak often disappear. On the other hand, although the intensity value of the peak of the sample molecule ion having a large relative ratio to the fragment ion in the low energy ionization mass spectrum is reduced by subtraction, the intensity value hardly becomes zero. As a result, the peak of the sample molecular ion clearly appears in the differential mass spectrum.

続いて、試料分子イオン特定部74は、差分マススペクトル、規格化後の標準EIマススペクトル、及び、規格化後の低エネルギイオン化マススペクトル、に基づいて次のような手順で試料分子イオンを特定する(ステップS4)。   Subsequently, the sample molecular ion specifying unit 74 specifies the sample molecular ion in the following procedure based on the difference mass spectrum, the standard EI mass spectrum after normalization, and the low energy ionization mass spectrum after normalization. (Step S4).

まず、規格化後の標準EIマススペクトルと規格化後の低エネルギイオン化マススペクトルとにおけるベースピークのm/zが同一であるか否かを判定する(ステップS5)。同じである(ステップS5でYes)場合には、上述したように差分マススペクトルではベースピークは必ず消滅する。そこで、差分マススペクトル上で上記ベースピークよりm/zが大きなピークがあるか否かを判定する(ステップS6)。   First, it is determined whether the m / z of the base peak in the standard EI mass spectrum after normalization and the low energy ionization mass spectrum after normalization are the same (step S5). If they are the same (Yes in step S5), the base peak always disappears in the differential mass spectrum as described above. Therefore, it is determined whether or not there is a peak whose m / z is larger than the base peak on the differential mass spectrum (step S6).

そして、ベースピークよりm/zが大きなピークがなければ(ステップS6でNo)、標準EIマススペクトル(又は低エネルギイオン化マススペクトル)上におけるベースピークを目的化合物の分子イオンのピークとして特定する(ステップS7)。一方、差分マススペクトル上でベースピークよりm/zが大きなピークがある場合(ステップS6でYes)には、該ベースピークはフラグメントイオンのピークであると推定できる。差分マススペクトル上では上記ベースピークが消滅するほか、それ以外のフラグメントイオンのピークの強度も大きく下がるのに対し、試料分子イオンのピークの強度の下がり方は小さい。そこで、差分マススペクトル上のピークの中で強度値が最大であるピークを目的化合物の分子イオンのピークとして特定する(ステップS8)。   If there is no peak whose m / z is larger than the base peak (No in step S6), the base peak on the standard EI mass spectrum (or low energy ionization mass spectrum) is specified as the peak of the molecular ion of the target compound (step). S7). On the other hand, when there is a peak having a larger m / z than the base peak on the differential mass spectrum (Yes in step S6), it can be estimated that the base peak is a fragment ion peak. On the differential mass spectrum, the base peak disappears, and the peak intensity of the other fragment ions is greatly reduced, whereas the decrease in the peak intensity of the sample molecular ion is small. Therefore, the peak having the maximum intensity value among the peaks on the differential mass spectrum is specified as the peak of the molecular ion of the target compound (step S8).

また、ステップS5でNoである場合には、差分マススペクトル上で元のベースピークが残っている可能性があるものの、ベースピークを含めフラグメントイオンのピークの強度が大きく下がるのに対し、試料分子イオンのピークの強度の下がり方は小さい。上記ステップS8へ進み、差分マススペクトル上のピークの中で強度値が最大であるピークを目的化合物の分子イオンのピークとして特定する。
こうして、得られたマススペクトルにおいて目的化合物の分子イオンのピークを特定し、その質量電荷比から目的化合物の分子量を得ることができる。
In addition, in the case of No in step S5, although the original base peak may remain on the differential mass spectrum, the intensity of the fragment ion peak including the base peak greatly decreases, whereas the sample molecule The way of decreasing the intensity of the ion peak is small. Proceeding to step S8, the peak having the maximum intensity value among the peaks on the differential mass spectrum is specified as the peak of the molecular ion of the target compound.
Thus, the molecular ion peak of the target compound can be identified in the obtained mass spectrum, and the molecular weight of the target compound can be obtained from the mass-to-charge ratio.

図4の例では、標準EIマススペクトルと低エネルギイオン化マススペクトルとで共に同じフラグメントイオンのピークがベースピークとなっており、差分マススペクトルではそのベースピークは消滅する。それよりも低いm/zのフラグメントイオンのピークは差分マススペクトル上に残っているものの、これに比べて試料分子イオンのピークの強度値は大きいため、差分マススペクトル上で試料分子イオンを特定することができる。   In the example of FIG. 4, the peak of the same fragment ion is the base peak in both the standard EI mass spectrum and the low energy ionization mass spectrum, and the base peak disappears in the differential mass spectrum. Although the peak of the lower m / z fragment ion remains on the differential mass spectrum, the sample molecular ion peak has a higher intensity value than this, so the sample molecular ion is identified on the differential mass spectrum. be able to.

一方、図5の例では、標準EIマススペクトルと低エネルギイオン化マススペクトルとで共に試料分子イオンのピークがベースピークとなっている。そのため、差分マススペクトルには試料分子イオンのピークが観測されないが、このベースピークよりm/zが大きいピークも存在しない。そこで、元のベースピークが試料分子イオンのピークであると特定することができる。   On the other hand, in the example of FIG. 5, the peak of the sample molecular ion is the base peak in both the standard EI mass spectrum and the low energy ionization mass spectrum. For this reason, the peak of the sample molecular ion is not observed in the differential mass spectrum, but there is no peak whose m / z is larger than this base peak. Therefore, it can be specified that the original base peak is the peak of the sample molecular ion.

なお、上記実施例では、差分マススペクトルの作成後にその差分マススペクトルを利用した試料分子イオンの特定も自動的に、つまりはデータ処理部7において実施しているが、差分マススペクトルやその元となったマススペクトルを表示部11の画面上に表示し、分析者がそれを見て試料分子イオンを特定するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the identification of the sample molecular ion using the difference mass spectrum after the creation of the difference mass spectrum is performed automatically, that is, in the data processing unit 7. The resulting mass spectrum may be displayed on the screen of the display unit 11 so that the analyst can identify the sample molecular ion by looking at it.

また、上記実施例は本発明の一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜修正、変更、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。   Further, the above-described embodiment is an example of the present invention, and it is obvious that any modification, change, or addition as appropriate within the scope of the present invention is included in the scope of the claims of the present application.

1…チャンバ
10…入力部
11…表示部
2…イオン源
21…イオン化室
22…熱電子生成部
23…フィラメント
24…加速電極
25…トラップ電極
26…試料ガス供給管
3…イオン輸送光学系
4…四重極マスフィルタ
5…イオン検出器
6…アナログデジタル変換器
7…データ処理部
71…データ格納部
72…強度値規格化部
73…差分マススペクトル作成部
74…試料分子イオン特定部
8…イオン源電圧生成部
9…制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Chamber 10 ... Input part 11 ... Display part 2 ... Ion source 21 ... Ionization chamber 22 ... Thermal electron production | generation part 23 ... Filament 24 ... Acceleration electrode 25 ... Trap electrode 26 ... Sample gas supply tube 3 ... Ion transport optical system 4 ... Quadrupole mass filter 5 ... Ion detector 6 ... Analog to digital converter 7 ... Data processing unit 71 ... Data storage unit 72 ... Intensity value normalization unit 73 ... Differential mass spectrum creation unit 74 ... Sample molecule ion identification unit 8 ... Ion Source voltage generation unit 9 ... control unit

Claims (3)

電子イオン化法によるイオン源を具備する質量分析装置において、
a)前記イオン源におけるイオン化電圧を複数段階に切り替えつつ同一試料に対する質量分析を実施する分析制御部と、
b)前記分析制御部の制御の下で異なるイオン化電圧に対して得られた複数のマススペクトルについて、それぞれのマススペクトルにおけるベースピークの強度値が互いに同じになるように強度値を規格化したうえで強度値の差を示す差分マススペクトルを求める差分マススペクトル作成部と、
を備え、前記差分マススペクトルと規格化前又は規格化後の前記複数のマススペクトルとを利用して試料中の化合物分子イオンを特定可能としたことを特徴する質量分析装置。
In a mass spectrometer equipped with an ion source by electron ionization,
a) an analysis control unit for performing mass spectrometry on the same sample while switching the ionization voltage in the ion source to a plurality of stages;
b) For a plurality of mass spectra obtained for different ionization voltages under the control of the analysis control unit, normalize the intensity values so that the intensity values of the base peaks in each mass spectrum are the same. A difference mass spectrum creation unit for obtaining a difference mass spectrum indicating a difference in intensity value at
A mass spectrometer capable of specifying a compound molecular ion in a sample using the difference mass spectrum and the plurality of mass spectra before or after normalization.
請求項1に記載の質量分析装置であって、
前記分析制御部の制御の下で実施される一つの質量分析は、電子イオン化法における標準的なイオン化電圧の下で行われることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 1,
One mass analysis performed under the control of the analysis control unit is performed under a standard ionization voltage in an electron ionization method.
請求項2に記載の質量分析装置であって、
前記差分スペクトルと前記複数のマススペクトルの少なくとも一つとに基づいて試料中の化合物の分子イオンに対応するピークを特定する分子イオン特定部、をさらに備えることを特徴とする質量分析装置。
The mass spectrometer according to claim 2,
A mass spectrometer comprising: a molecular ion specifying unit that specifies a peak corresponding to a molecular ion of a compound in a sample based on the difference spectrum and at least one of the plurality of mass spectra.
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