JP2020071235A - 質量補正を有する誘導結合プラズマ質量分析装置 - Google Patents
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Abstract
Description
質量分析計は、目標元素を分析するために様々な応用形態において使用される。目標元素は、多原子イオンに含まれ得る。元素分析計は、目標元素の分析を行うために質量分析計を使用する。例えば、目標元素は、調査中の試料にロード(loaded:投入)され得る。これら試料は、固体、液体、又はガスの形態であることができる。例示的な応用形態において、試料は、環境分析の一部として土壌、空気、又は水から取得され得る。目標元素は、重金属、有毒物質、又は他のタイプの元素を含む可能性がある。他の応用形態において、試料は、品質管理、製造、化学分析、又は他のタイプの応用形態の一部として収集または試験され得る。
正確な質量=質量数+質量偏差 (1)
ここで、質量数は、目標同位体(目標同位元素)の質量数であり、質量偏差は、目標同位元素の質量数の関数である。
以下の例示的な実施形態の説明において、「一実施形態」、「実施形態」、「例示的な実施形態」、「特定の実施形態」などに対する言及は、説明された実施形態が特定の特徴要素、構造または特性を含むことができるが、あらゆる実施形態が特定の特徴要素、構造または特性を必ずしも含まないかもしれないことを示す。更に、係る言い回しは、必ずしも同じ実施形態に言及しない。更に、特定の特徴要素、構造または特性が実施形態に関連して説明される場合、明確に説明されているか否かに関わらず、他の実施形態に関連して係る特徴要素、構造または特性に影響を及ぼすために当業者の知識の範囲内であると具申する。
目標元素を有する多原子イオンに関して求められる正確な質量を用いて目標元素を分析するためのシステム及び方法が、本開示において説明される。実施形態において、正確な質量は、多原子イオン中の目標元素に関して求められる。例において、これは、目標元素が多原子イオン中に存在する場合に生じる質量偏差を補正することを含む。質量偏差の補正は、異なる目標元素およびコリジョン/リアクタントセルにおいて使用される異なるセルガスのために取得され得る。
本明細書で使用される限り、「目標元素」は、以下に限定されないが、任意の同位元素、イオン、又は原子の同位体イオンを含む原子を意味する。目標元素は、重金属、有毒物質、化学元素、又は他のタイプの元素を含むことができる。
本明細書で使用される限り、元素に関する用語「質量数」は、原子核における陽子(Z)及び中性子(N)の総数を意味し、Z+Nに等しい。
本明細書で使用される限り、用語「流体」は、導管を流れることが可能な任意の物質に言及するために一般的な意味で使用される。かくして、用語「流体」は一般に、特別の定めのない限り又は文脈が別段に示さない限り、液体またはガスを意味することができる。
図1は、一実施形態による元素分析計システム100の図である。システム100は、ワークステーション120に結合された誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP−MS)110を含む。イオン源およびインターフェース(図示せず)を用いて、ICP−MS110への経路に沿ってイオンビームを生成することができる。試料は、分析のために元素を導入するために、イオンビーム経路へ同様に導入され得る。ワークステーション120は、元素分析計122及び質量フィルタコントローラ124を含む。ワークステーション120はメモリ130及びユーザインターフェース140に結合される。メモリ130は質量データ135を格納する。
実施形態において、セルガスは、以下の既知のセルガスの何れかを含むことができる、即ち、アンモニア(NH3)、酸素(O2)メタン(CH4)、エタン(C2H6)、プロパン(C2H8)、フッ化メタン(CH3F)、四フッ化炭素(CF4)、一酸化窒素(NO)、亜酸化窒素(N2O)、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO2)、アセチレン(C2H2)、プロピレン(C3H6)、窒素(N2)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、キセノン(Xe)、クリプトン(Kr)、水素(H2)及びヘリウム(He)である。アジレント・テクノロジーズ・インクにより発行された「Agilent 8900 Triple Quadrupole ICP-MS, Hardware Maintenance Manual」、Appendix A、Table 5、128-129頁、2016年を参照。目標元素同位体、及びそれらの結果として生じる多原子イオンの例も、アジレント・テクノロジーズ・インクにより発行され、N. Sugiyama及びK. Nakano著「Reaction Data for 70 Elements Using O2, NH3, and H2 gas with theAgilent 8800 Triple Quadrupole ICP-MS, Technical Note」、Table 2A-2B、6-13頁、2014年により説明された元素イオン及び反応プロダクトイオンを含むことができる。これら元素の利用可能な同位体を含む目標元素イオンとして使用され得る例示的な元素(Mより示された)は、以下の通りである。即ち、Li、Be、B、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、As、Se、Br、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Te、I、Cs、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、W、Re、Ir、Pt、Au、Hg、Tl、Pb、Bi、Th、及びUである。例えば、以下の目標元素および同位体(M)は、この説明を与えられる当業者に明らかなように、3つの異なるセルガスH2、O2及びNH3により生成された反応物質から形成された多原子イオン内に含まれる可能がある。同文献を参照。係る例示的な多原子イオンは、以下のように各セルガスと反応することから形成され得る。即ち、水素H2の場合、M+、MH+、MH2 +、MH3 +、酸素O2の場合、M+、MO+、MO2 +、MO3 +、及びアンモニアNH3の場合、M+、M(NH)+、M(NH2)+、M(NH3)+、MNH(NH3)+、MNH2(NH3)+、M(NH3)2 +、MNH(NH3)2 +、MNH2(NH3)2 +、及びM(NH3)3 +である。同文献を参照。これら実施形態および例は、例示であり、本発明を制限することは意図されていない。
一例において、目標同位体(49Ti+)は、Ti+NH2(NH3)4として多原子イオンにおいて検出される。これは、元の質量数49において、32S16OH+及び31P18O+のスペクトル干渉から離れてICP−MSシステムにおいて行われ得る。トリプル四重極において、Q1は、質量数49を有するイオン(従来の正確な質量計算を用いて)が通過されることを可能にするように制御される。そのため、目標イオン49Ti+及び干渉イオン31P18O+/32S16OH+を含む49の質量を有するイオンがQ1質量分析器フィルタを通過して、NH3ガスで満たされたリアクション(反応)セルに入る。49Ti+のみがNH3と反応してTi+NH2(NH3)4を形成する。第2の四重極設定値Q2は、Ti+NH2(NH3)4多原子イオンのみがイオン検出器に送られることを可能にするために質量数133に設定される。
目標プロダクトイオンは、T+(NH3)i、T+H(NH3)i、T+N(NH3)i、T+NH(NH3)i、又はT+NH2(NH3)i、ここで、Tは、測定されるべき目標同位体、例えばT=49Ti及びi=0、1、2又は3である。
Ma:目標元素同位体の質量数、Mp:目標同位体を含有する多原子イオンの質量数。
EMa:目標元素同位体の正確な質量、EMp:目標同位体を含有する多原子イオンの正確な質量。
Num of N:多原子イオンに含有される窒素原子の数。
Num of H:多原子イオンに含有される水素原子の数。
EMn:窒素同位体14N原子の正確な質量、EMn=14.003074
EMh:水素同位体1H原子の正確な質量、EMh=1.007825
N1=INT(Mp−Ma)/17;*)INT(A)は、Aを超えない最大整数。
N2=Mp−Ma−17*N1
N1×17=Mp−Maの場合、目標プロダクトイオンは、T+(NH3)N1であり、「Num of N」=N1、「Num of H」=3×N1
N2=14である場合、目標プロダクトイオンはT+N(NH3)N1であり、「Num of N」=N1+1、「Num of H」=3×N1
N2=15の場合、目標プロダクトイオンはT+NH(NH3)N1であり、「Num of N」=N1+1、「Num of H」=3×N1+1
N2=16の場合、目標プロダクトイオンはT+NH2(NH3)N1であり、「Num of N」=N1+1、「Num of H」=3×N1+2
上記の何れでもない場合、目標プロダクトイオンはT+H(NH3)N1であり、「Num of N」=N1、「Num of H」=Mp−Ma−14×「Num of N」
EMp=EMa+EMn×「Num of N」+EMh×「Num of H」)。
セルガスが水H2Oの蒸気である場合、以下のことが適用される。即ち、
目標プロダクトイオンは、T+(H2O)i、又はT+H(H2O)i、T+O(H2O)i、又はT+OH(H2O)i、Tは、測定されるべき目標同位体、例えばT=49Ti及びi=0、1、2又は3である。
Ma:目標元素同位体の質量数、Mp:目標同位体を含有する多原子イオンの質量数。
EMa:目標元素同位体の正確な質量、EMp:目標同位体を含有する多原子イオンの正確な質量。
Num of O:多原子イオンに含有される酸素原子の数。
Num of H:多原子イオンに含有される水素原子の数。
EMo:酸素同位体16O原子の正確な質量、EMo=15.994915
EMh:水素同位体1H原子の正確な質量、EMh=1.007825
N1=INT(Mp−Ma)/18;*)INT(A)は、Aを超えない最大整数。
N2=Mp−Ma−18*N1
N1×18=Mp−Maの場合、目標プロダクトイオンは、T+(H2O)N1であり、「Num of O」=N1、「Num of H」=2×N1
N2=17である場合、目標プロダクトイオンはT+OH(H2O)N1であり、「Num of O」=N1+1、「Num of H」=2×N1+1
N2=16の場合、目標プロダクトイオンはT+O(H2O)N1であり、「Num of O」=N1+1、「Num of H」=2×N1
上記の何れでもない場合、目標プロダクトイオンはT+H(H2O)N1であり、「Num of O」=N1、「Num of H」=Mp−Ma−1B×「Num of O」
EMp=EMa+EMo×「Num of O」+EMh×「Num of H」*)。
セルガスがメタンCH4である場合、以下のことが適用される。即ち、
目標プロダクトイオンは、T+(CH4)i、又はT+H(CH4)i、T+C(CH4)i、又はT+CH(CH4)i、又はT+CH2(CH4)i、又はT+CH3(CH4)i、Tは、測定されるべき同位体、例えばT=49Ti及びi=0、1、2又は3である。
Ma:目標同位体の質量数、Mp:目標同位体を含有する多原子イオンの質量数。
EMa:目標同位体の正確な質量、EMp:目標同位体を含有する多原子イオンの正確な質量。
Num of C:多原子イオンに含有される炭素原子の数。
Num of H:多原子イオンに含有される水素原子の数。
EMc:炭素同位体12C原子の正確な質量、EMc=12.000000
EMh:水素同位体1H原子の正確な質量、EMh=1.007825
N1=INT(Mp−Ma)/16;*)INT(A)は、Aを超えない最大整数。
N2=Mp−Ma−16*N1
N1×16=Mp−Maの場合、目標プロダクトイオンは、T+(CH4)N1であり、「Num of C」=N1、「Num of H」=4×N1
N2=12である場合、目標プロダクトイオンはT+C(CH4)N1であり、「Num of C」=N1+1、「Num of H」=4×N1
N2=13の場合、目標プロダクトイオンはT+CH(CH4)N1であり、「Num of C」=N1+1、「Num of H」=4×N1+1
N2=14の場合、目標プロダクトイオンはT+CH2(CH4)N1であり、「Num of C」=N1+1、「Num of H」=4×N1+2
N2=15の場合、目標プロダクトイオンはT+CH3(CH4)N1であり、「Num of C」=N1+1、「Num of H」=4×N1+3
上記の何れでもない場合、目標プロダクトイオンはT+H(CH4)N1であり、「Num of C」=N1、「Num of H」=Mp−Ma−16×「Num of N」
EMp=EMa+EMc×「Num of C」+EMh×「Num of H」)。
一例において、目標セシウム同位体は、多原子イオンの一部として測定される。目標元素同位体は、質量数133を有する133Csである。133Cs+の原子イオンとして測定される。一例において、133Cs+の本明細書で使用される正確な質量は、目標同位体がそれを含有する多原子イオンとして測定される場合、132.905452である。
一例において、目標チタン同位体は49Tiである。質量数133を有する49Ti+NH2(NH3)4の多原子イオンとして測定される。一例において、本明細書の一実施形態における49Ti+NH2(NH3)4の正確な質量は、目標同位体がそれを含有する多原子イオンとして測定される場合、133.072785である。
更なる実施形態において、多原子イオンの正確な質量を求めることが、分析されている試料のイオンビームにおいて質量をフィルタリングするために行われる。多原子イオン質量データを求めることを用いた試料分析の例は、タンデムICP−QQQ410(図4)及びロッド電極(図5及び図6)を有する例示的なシステムに関連して説明される。簡略して、図4〜図6に示されたシステムの動作は更に、目標元素を分析するための方法(図7〜図11)及び図12〜図15の例に関連して説明される。
図7は、本開示の一実施形態によるICP−MSを用いて多原子イオンに含まれる目標元素同位体を分析するための方法700を示す流れ図である(ステップ710〜760)。簡略して、方法700は、システム410に関連して説明されるが、必ずしも元素分析計システム410に制限されない。また、方法700は、例示であり且つ本発明を制限することが意図されていない多原子イオン中の目標元素同位体の例に関連して説明される。
第1に、目標元素同位体の元素分析のための質量分析計は、初期化される(ステップ710)。例えば、プラズマ源408とイオン検出器450との間のリアクションセルの両側にイオン経路に沿って直列に配列された第1及び第2の四重極質量分析器を含むタンデム質量分析計405が初期化される。
1.直接入力;ユーザはQ1に関して49及びQ2に関して133を直接的に入力
2.「set mass shift(質量シフトを設定)」の使用;ユーザはQ1に関して49を入力し、Q2に関して予め定義されたシフトを選択
M+NH4及び+83(NH(NH3)4)が目標多原子イオンである場合、+18(NH4)及び+83(NH(NH3)4)にチェックマークを付ける
Q2=Q1+200である場合、ユーザはそれにチェックマークを付けるためにカスタムシフトも使用して200を入力する。
ステップ720において、目標元素同位体の第1の正確な質量(EM1)は、目標元素同位体に対応する質量数、及び目標元素同位体に対応する第1の質量偏差(質量シフトとも呼ばれる)の関数として求められる。第1の正確な質量(EM1)を求めることはよく知られており、本説明を与えられる当業者に明らかであるように、EM1を求めるための従来の方法が使用され得る。例えば、目標元素同位体(Ti+)の場合、目標元素同位体(Ti+)に対応する質量数(49)及び目標元素同位体(Ti+)に対応する第1の質量偏差に等しい正確な質量が求められ得る。EM1のこの求めることは、メモリに格納された目標元素同位体値および第1の質量偏差値(質量シフト値とも呼ばれる)のテーブル(表)における探索に基づいて自動的に質量フィルタコントローラ124により、或いはグラフ又はプロットで提供される同様の値からの計算により直接的に、行われ得る。例えば、図3Bの表320におけるエントリ330の探索が実行され得る。単一原子または単一イオン中の目標元素同位体の正確な質量EM1を求めるための任意の従来の技術が使用され得る。図12は、正確な質量および異なる質量数の同位体の質量偏差の例を表およびグラフの形態で示す。これら正確な質量および質量偏差は、単一原子または単一イオン中の目標同位体に適する。
前述されたように、一特徴に従って、本発明者は、第2の正確な質量を求めることに使用され得る新たな質量偏差補正を発見した。本発明者は、目標元素同位体が多原子イオンにおいて分析されている場合に、この新たな質量偏差補正が有益であることを見出した。これは、従来の質量シフト技術を用いてエラーが生じる場合に更に有用である。本発明者は、これらエラーがトリプル四重極(ICP−QQQ)を用いるタンデム質量分析計において生じることを見出し、この場合、スペクトル喪失が、Q1に等しくないQ2を設定することにより避けられることをしばしば試みた。
一例において、目標元素同位体は、質量数133を有する多原子イオンTi+NH2(NH3)4に含まれる質量数49を有するチタン(Ti)を含み、リアクタントセル中の反応物質は、NH3セルガスを含む。ステップ720において、第1の正確な質量(EM1)は、約48.947865に等しい値を有する第1の正確な質量(EM1)である。質量偏差補正が必要とされる場合、得られる第2の正確な質量(EM2)は、約133.072785に等しい値を有する第2の正確な質量(EM2)である(ステップ732、行310)。質量偏差補正が必要とされない場合、第2の正確な質量(EM2)を求めることは、約132.905452に等しい値を有する第2の正確な質量(EM2)を得る(ステップ734、行330)。
ステップ740において、第1の四重極(Q1)は、ステップ720からの求められた第1の正確な質量(EM1)に基づいて質量分析計に設定される。この設定は、Q1に等しい質量数未満の質量をフィルタリングするように制御電圧を印加することを含むことができる。図9は、ステップ740に関する例示的な具現化形態を更に詳細に示す。第1に、一組のDC及びAC制御電圧(AC1、DC1)が、求められた第1の正確な質量(EM1)に基づいて計算される(ステップ910)。次いで、Q1に等しい質量数未満の質量をフィルタリングするために、一組の求められたDC及びAC制御電圧(AC1、DC1)が印加される(ステップ920)。
a=8eU/(mr2f2)、q=4eVp/(mr2f2) (式1)
ここで、a、qは、マシュー方程式の正規化されたパラメータであり、
f:ACの周波数、U:印加されるDC電圧、V:印加されるAC振幅
m:イオンの正確な質量(上記のEM1又はEM2)、及び
r:四重極の電極間の有効な半径。
49TiがTi+NH2(NH3)4として、及び49+14×5+1×14=133であるべき目標多原子イオンの質量数として測定される場合に、
第2の四重極Q2の電圧U及びVpを計算する及び第2の四重極Q2に電圧U及びVpを印加する(ステップ1010及び1020)ために使用される133.072785に等しい正確な質量(EM2)を求める(ステップ732)ことができる。
ステップ760において、システム100(元素分析計122)は、目標元素同位体の多原子イオン中の1つ又は複数の元素を表す出力信号を生成する。図11に示されるように、一実施形態において、ステップ760は、以下のステップ(1110〜1130)を含むことができる。これらステップは、イオン検出器150に結合された元素分析計122の制御下で実行され得る。
一実施形態において、ワークステーション120(元素分析計122及び質量フィルタコントローラ124を含む)は、全体的な制御を提供する(例えば、システムコントローラ)メイン電子プロセッサ、及び専用の制御動作または特定の信号処理タスクのために構成された1つ又は複数の電子プロセッサ(例えば、グラフィックス・プロセッシング・ユニット、即ちGPU、デジタル・シグナル・プロセッサ、即ちDSP、特定用途向け集積回路、即ちASIC、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ、即ちFPGAなど)を表すことができる1つ又は複数のプロセッサ(一般に電子回路ベース)を含むことができる。また、ワークステーション120は、データ及び/又はソフトウェアを格納するための1つ又は複数のメモリ(揮発性および/または不揮発性)(以下に限定されないが、メモリ130を含む)も含むことができる。また、ワークステーション120は、1つ又は複数のタイプのユーザインターフェース・デバイス(例えば、UI140)を制御する及び当該ユーザインターフェース・デバイスと当該ユーザインターフェース・デバイスと通信するワークステーション120の構成要素との間にインターフェースを提供するための1つ又は複数のデバイス・ドライバも含むことができる。係るユーザインターフェース・デバイスは、ユーザ入力デバイス(例えば、キーボード、キーパッド、タッチスクリーン、マウス、ジョイスティック、トラックボール、及び同類のもの)、及びユーザ出力デバイス(例えば、ディスプレイ画面、プリンタ、可視的表示器または警報、可聴式指示器または警報、及び同類のもの)を含むことができる。様々な実施形態において、ワークステーション120は、1つ又は複数のユーザ入力デバイス及び/又はユーザ出力デバイスを含むと、又は少なくともそれらと通信するとみなされ得る。
1.誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP−MS)を通過するイオンビーム中の多原子イオンの質量フィルタリングを制御するための方法であって、その方法は、目標同位体を有する多原子イオンの正確な質量を表す多原子イオン質量データを求め;前記求められた多原子イオン質量データに基づいて第1の制御信号を生成し;ICP−MSを通り抜けてイオン検出器に進むイオンビーム中の多原子イオンを質量に基づいてフィルタリングするためにICP−MSに前記第1の制御信号を出力することを含む。
2.前記多原子イオン質量データは、前記目標同位体を有する多原子イオンの正確な質量を含む、上記1に記載の方法。
3.前記多原子イオン質量データを含む質量データをメモリに格納することを更に含む、上記1又は2に記載の方法。
4.前記求めることは、メモリに格納された前記多原子イオン質量データにアクセスすることを含む、上記1〜3の何れか1項に記載の方法。
5.前記求めることは、前記目標同位体を有する多原子イオンの正確な質量を計算することを含む、上記1〜4の何れか1項に記載の方法。
6.前記求めることは、前記目標同位体を有する多原子イオンの正確な質量を求めるために、テーブルルックアップを実行することを含む、上記1〜4の何れか1項に記載の方法。
7.質量偏差補正データをメモリに格納することを更に含み、前記質量偏差補正データが目標同位体およびセルガスに基づいている、上記1〜6の何れか1項に記載の方法。
8.前記ICP−MSは、イオン質量をフィルタリングするように制御される第1及び第2の質量分析器を有するトリプル四重極ICP−MSを含み、前記第2の質量分析器に印加される1つ又は複数の電圧信号を制御するために、前記第1の制御信号が、前記第2の質量分析器に出力される、上記1〜7の何れか1項に記載の方法。
9.前記1つ又は複数の電圧信号は、DC電圧信号(U)及びAC電圧信号(Vp)を含み、前記第2の質量分析器を通過するイオンビームの質量フィルタリングを制御するために前記第2の質量分析器の四重極電極に前記U及びVp電圧を印加することを更に含む、上記8に記載の方法。
10.前記ICP−MSは、質量分析器を有する単一四重極ICP−MSを含み、前記質量分析器を通過するイオンビームの質量フィルタリングを制御するために、前記第1の制御信号が前記質量分析器に出力される、上記1〜7の何れか1項に記載の方法。
11.未処理データを得るために前記イオン検出器に入射する目標同位体を有する多原子イオンを検出して処理し、前記検出された多原子イオンを表す前処理されたデータを分析およびユーザに表示するために出力することを更に含む、上記1〜7の何れか1項に記載の方法。
12.格納された命令を有する持続性コンピュータ可読記憶デバイスであって、少なくとも1つのプロセッサにより実行された際に、前記命令により、前記少なくとも1つのプロセッサが、誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP−MS)を通過するイオンビーム中の多原子イオンの質量フィルタリングを制御するための動作を実行するものにおいて、前記動作は、目標同位体を有する多原子イオンの正確な質量を表す多原子イオン質量データを求め;前記求められた多原子イオン質量データに基づいて第1の制御信号を生成し;ICP−MSを通過するイオンビーム中の多原子イオンを質量に基づいてフィルタリングするように前記ICP−MSに前記第1の制御信号を出力することを含む。
13.誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP−MS)において使用するために構成可能な元素分析計システムであって、当該システムは、ユーザが多原子イオンに含まれる目標同位体を分析するための選択を入力することを可能にするユーザインターフェースと;前記ユーザインターフェースに結合され且つ前記入力された選択を表すデータを受け取るように構成された1つ又は複数のプロセッサとを含み、前記1つ又は複数のプロセッサは、目標同位体を有する多原子イオンの正確な質量を表す多原子イオン質量データを求め;前記求められた多原子イオン質量データに基づいて第1の制御信号を生成し;ICP−MSを通過するイオンビーム中の多原子イオンを質量に基づいてフィルタリングするように前記第1の制御信号の前記ICP−MSへの出力を開始するように構成されている。
14.前記多原子イオン質量データは、前記目標同位体を有する多原子イオンの正確な質量を含む、上記13に記載のシステム。
15.前記多原子イオン質量データを含む質量データを格納するメモリを更に含む、上記13又は14に記載のシステム。
16.前記1つ又は複数のプロセッサは、前記メモリに格納された前記多原子イオン質量データにアクセスするように構成されている、上記15に記載のシステム。
17.前記1つ又は複数のプロセッサは、前記目標同位体を有する多原子イオンの正確な質量を計算するように構成されている、上記13〜16の何れか1項に記載のシステム。
18.前記1つ又は複数のプロセッサは、前記目標同位体を有する多原子イオンの正確な質量を求めるために、テーブルルックアップを実行するように更に構成されている、上記13〜16の何れか1項に記載のシステム。
19.前記1つ又は複数のプロセッサは、質量偏差補正データをメモリに格納するように更に構成され、前記質量偏差補正データは、目標同位体、及び前記イオンビーム中に前記多原子イオンを形成するために前記ICP−MSで使用されるセルガスに基づいている、上記13〜18の何れか1項に記載のシステム。
20.前記ICP−MSは、イオン質量をフィルタリングするように制御される第1及び第2の質量分析器を有するトリプル四重極ICP−MSを含み、前記1つ又は複数のプロセッサは、前記第2の質量分析器に印加される1つ又は複数の電圧信号を制御するために、前記第1の制御信号を、前記第2の質量分析器に出力するように構成される、上記13〜19の何れか1項に記載のシステム。
21.前記第2の質量分析器に結合された電源を更に含み、前記電源は、前記第2の質量分析器に印加される前記1つ又は複数の電圧信号を生成し、前記1つ又は複数の電圧信号は、DC電圧信号(U)及びAC電圧信号(Vp)を含み、前記第2の質量分析器を通過するイオンビームの質量フィルタリングを制御するために前記第2の質量分析器の四重極電極に前記U及びVp電圧を印加することを更に含む、上記20に記載のシステム。
22.前記ICP−MSは、質量分析器を有する単一四重極ICP−MSを含み、前記質量分析器を通過するイオンビームの質量フィルタリングを制御するために、前記第1の制御信号が前記質量分析器に出力される、上記13〜19の何れか1項に記載のシステム。
23.前記ICP−MSは、イオン検出器を含み、前記イオン検出器は、未処理データを得るために前記イオン検出器に入射する目標同位体を有する多原子イオンを検出し、前記ICP−MSは、前記検出された多原子イオンを表す前処理されたデータを分析およびユーザに表示するために出力する、上記13〜22の何れか1項に記載のシステム。
24.多原子イオンに含まれる目標元素同位体を分析するための方法であって、その方法は、前記目標元素同位体の元素分析のために質量分析計を初期化し、前記質量分析計がプラズマ源、イオン経路に沿って直列にリアクションセルの両側に配列された第1及び第2の四重極質量分析器、及び検出器を含み;目標元素同位体の第1の正確な質量(EM1)を求め;質量偏差補正が前記多原子イオンに含まれる前記目標元素同位体の元素分析に必要とされているか否かを評価し;質量偏差補正が必要とされる場合に、前記多原子イオン中に存在する際に前記目標元素同位体の第2の正確な質量(EM2)を求め;前記求められた第1の正確な質量に基づいて前記第1の四重極(Q1)質量分析器を設定し;前記求められた第2の正確な質量に基づいて前記第2の四重極(Q2)質量分析器を設定し;前記目標元素同位体を有する検出された多原子イオンを表す出力信号を生成することを含む。
25.目標元素同位体のEM1を求めることは、単原子イオン中の目標元素同位体に対応する質量数の関数としてEM1を求めることを含み;質量偏差補正が必要とされる場合、EM2を求めることは、前記多原子イオンに対応する質量数およびリアクションセル中の反応物質に対応する質量偏差補正の関数としてEM2、を求めることを含む、上記24に記載の方法。
26.前記目標元素同位体の前記第1の正確な質量(EM1)を求めることは、前記目標元素同位体に対応する質量数および前記目標元素同位体に対応する第1の質量偏差の関数に等しい第1の正確な質量(EM1)値を求めることを含み、前記目標元素同位体の第2の正確な質量(EM2)を求めることは、前記目標多原子イオンに対応する質量数およびリアクションセル中の反応物質に対応する質量偏差補正の関数に等しい第2の正確な質量(EM2)値を求めることを含む、上記24に記載の方法。
27.前記第1及び第2の正確な質量(EM1、EM2)をそれぞれ求めることは、メモリ中の格納された質量データから第1及び第2の正確な質量のそれぞれにアクセスする又は前記第1及び第2の正確な質量のそれぞれを計算することを含む、上記24に記載の方法。
28.前記目標元素同位体は、質量数133を有する多原子イオンTi+NH2(NH3)4に含まれる質量数49を有するチタン(Ti)を含み、前記リアクションセル中の反応物質は、NH3セルガスを含む、上記24に記載の方法。
29.前記目標元素同位体は、質量数133を有する多原子イオンTi+H12(H2O)4に含まれる質量数49を有するチタン(Ti)を含み、前記リアクションセル中の反応物質は、H2Oセルガスを含む、上記24に記載の方法。
30.前記質量分析計を初期化することは、ユーザがユーザインターフェースを通じてパラメータを入力することを可能にし;帯電したイオン流を形成するために前記イオン経路に沿って前記プラズマ源から放出されたプラズマに導入するために試料をロードし;前記帯電したイオン流を前記質量分析計の前記イオン経路に沿って収束する1つ又は複数のイオンレンズに設定電圧を印加し;前記リアクションセル中の反応物質としてセルガス流を設定流量で加えることを含む、上記24〜29の何れか1項に記載の方法。
31.前記求められた第1の正確な質量に基づいて前記質量分析計の前記第1の四重極(Q1)を設定することは、質量数未満の質量をフィルタリングするように制御電圧を印加することを含む、上記24〜30の何れか1項に記載の方法。
32.前記求められた第2の正確な質量に基づいて前記質量分析計の前記第2の四重極(Q2)を設定することは、質量数未満の質量をフィルタリングするように制御電圧を印加することを含む、上記24〜31の何れか1項に記載の方法。
33.元素分析計システムであって、誘導結合プラズマ質量分析装置と、前記誘導結合プラズマ分析装置に結合されたワークステーションとを含み、前記ワークステーションは、ユーザが多原子イオンに含まれる目標元素同位体を分析するための選択を入力することを可能にするユーザインターフェースと;前記ユーザインターフェースに結合され且つ前記入力された選択を表すデータを受け取るように構成された1つ又は複数のプロセッサとを含み、前記1つ又は複数のプロセッサは、以下の動作、即ち、目標元素同位体の第1の正確な質量(EM1)を求め;質量偏差補正が前記多原子イオンに含まれる前記目標元素同位体の元素分析に必要とされるか否かを評価し;質量偏差補正が必要とされる場合、前記多原子イオンに対応する質量数および前記リアクションセル中の反応物質に対応する質量偏差補正の関数として前記目標元素同位体の第2の正確な質量(EM2)を求めることを行う。
34.格納された命令を有する持続性コンピュータ可読記憶デバイスであって、少なくとも1つのプロセッサにより実行された際に、前記命令により前記少なくとも1つのプロセッサが、上記1〜7の何れかに記載された方法を実行する。
Claims (10)
- 誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP−MS)を通過するイオンビーム中の多原子イオンの質量フィルタリングを制御するための方法であって、
目標同位体を有する多原子イオンの正確な質量を表す多原子イオン質量データを求め、
前記求められた多原子イオン質量データに基づいて第1の制御信号を生成し、
ICP−MSを通り抜けてイオン検出器に進むイオンビーム中の多原子イオンを質量に基づいてフィルタリングするためにICP−MSに前記第1の制御信号を出力することを含む、方法。 - 前記多原子イオン質量データは、前記目標同位体を有する多原子イオンの正確な質量を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記多原子イオン質量データを含む質量データをメモリに格納することを更に含む、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記求めることは、メモリに格納された前記多原子イオン質量データにアクセスすることを含む、請求項1〜3の何れか1項に記載の方法。
- 前記求めることは、前記目標同位体を有する多原子イオンの正確な質量を計算することを含む、請求項1〜4の何れか1項に記載の方法。
- 前記求めることは、前記目標同位体を有する多原子イオンの正確な質量を求めるために、テーブルルックアップを実行することを含む、請求項1〜4の何れか1項に記載の方法。
- 質量偏差補正データをメモリに格納することを更に含み、前記質量偏差補正データが目標同位体およびセルガスに基づいている、請求項1〜6の何れか1項に記載の方法。
- 前記ICP−MSは、イオン質量をフィルタリングするように制御される第1及び第2の質量分析器を有するトリプル四重極ICP−MSを含み、前記第2の質量分析器に印加される1つ又は複数の電圧信号を制御するために、前記第1の制御信号が、前記第2の質量分析器に出力される、請求項1〜7の何れか1項に記載の方法。
- 誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP−MS)において使用するために構成可能な元素分析計システムであって、
ユーザが多原子イオンに含まれる目標同位体を分析するための選択を入力することを可能にするユーザインターフェースと、
前記ユーザインターフェースに結合され且つ前記入力された選択を表すデータを受け取るように構成された1つ又は複数のプロセッサとを含み、前記1つ又は複数のプロセッサは、
目標同位体を有する多原子イオンの正確な質量を表す多原子イオン質量データを求め、
前記求められた多原子イオン質量データに基づいて第1の制御信号を生成し、
ICP−MSを通過するイオンビーム中の多原子イオンを質量に基づいてフィルタリングするように前記第1の制御信号の前記ICP−MSへの出力を開始するように更に構成されている、誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP−MS)。 - 元素分析計システムであって、
誘導結合プラズマ質量分析装置と、
前記誘導結合プラズマ分析装置に結合されたワークステーションとを含み、前記ワークステーションは、
ユーザが多原子イオンに含まれる目標元素同位体を分析するための選択を入力することを可能にするユーザインターフェースと、
前記ユーザインターフェースに結合され且つ前記入力された選択を表すデータを受け取るように構成された1つ又は複数のプロセッサとを含み、前記1つ又は複数のプロセッサは、
目標元素同位体の第1の正確な質量(EM1)を求め、
質量偏差補正が前記多原子イオンに含まれる前記目標元素同位体の元素分析に必要とされるか否かを評価し、
質量偏差補正が必要とされる場合、前記多原子イオンに対応する質量数および前記リアクションセル中の反応物質に対応する質量偏差補正の関数として前記目標元素同位体の第2の正確な質量(EM2)を求めることを行うように更に構成されている、元素分析計システム。
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