JP2684100B2 - Rydberg atom bombardment ion source - Google Patents
Rydberg atom bombardment ion sourceInfo
- Publication number
- JP2684100B2 JP2684100B2 JP1328370A JP32837089A JP2684100B2 JP 2684100 B2 JP2684100 B2 JP 2684100B2 JP 1328370 A JP1328370 A JP 1328370A JP 32837089 A JP32837089 A JP 32837089A JP 2684100 B2 JP2684100 B2 JP 2684100B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion source
- rydberg
- sample
- grid
- atoms
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は試料分子をリュードベリ原子に衝突させて試
料を負にイオン化して質量分析する質量分析装置のイオ
ン源に関する。さらに詳細には、リュードベリ原子を安
定的に生成させると共に、リュードベリ原子との衝突に
より生成した試料の負イオンを安定した状態で存在させ
ることを可能としたイオン源に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ion source for a mass spectrometer that collides sample molecules with Rydberg atoms to negatively ionize the sample for mass spectrometry. More specifically, it relates to an ion source capable of stably generating Rydberg atoms and allowing negative ions of a sample generated by collision with Rydberg atoms to exist in a stable state.
（従来の技術） 近年、微量生活活性物質、生体成分、香料や臭気など
の超微量の活性物質、ビタミンを始めとする医薬品類、
広汎な食料添加物や油脂の酸化防止剤などのような分子
量が大きく、複雑な構造を持つ化学物質の超微量を、簡
易に、しかも高感度に分析する必要が高まっている。こ
れらの物質を迅速に、高感度に分析する方法としては質
量分析法が最も簡便であり、経済的である。(Prior art) In recent years, trace amounts of bioactive substances, biological components, ultratrace amount of active substances such as fragrances and odors, vitamins and other pharmaceuticals,
There is an increasing need to analyze ultra-trace amounts of chemical substances having a large molecular weight and a complicated structure such as a wide range of food additives and antioxidants of fats and oils easily and with high sensitivity. Mass spectrometry is the simplest and economical method for rapidly and highly sensitively analyzing these substances.
質量分析法では試料をイオン化する必要がある。その
ため、一般には分子化合物の気体試料を電子ビーム（例
えば70V）あるいはプロトンやイオンビームによってイ
オン化する。この方法では、陽イオンは陰イオンよりも
104倍も生成の可能性が大であり、電子ビームが試料分
子に与えるエネルギーは、イオン化あるいは結合切断に
必要な量よりもはるかに大きい。このためにイオン化後
に断片化或いはフラグメント化し、さらにはフラグメン
の二次的にイオン分子反応が起こるために、得られるス
ペクトルは複雑になり、分析結果の解析に特に重要であ
る親分子の情報が不確実になりがちである。その他にも
低エネルギーでソフトやイオン化のために、電界脱離イ
オン化法、高速原子衝突イオン化法などの諸方法が開発
されている。しかし、これらの方法でも、試料の分子量
が大きくなるにつれて試料の分解や二次的なイオン化過
程がますます起こり易くなり、複雑な分解イオンの解析
を必要とすることになる。Mass spectrometry requires the sample to be ionized. Therefore, generally, a gas sample of a molecular compound is ionized by an electron beam (for example, 70 V) or a proton or ion beam. In this way, cations are better than anions
The probability of generation is 10 4 times greater, and the energy given to the sample molecule by the electron beam is much larger than that required for ionization or bond breaking. Because of this, fragmentation or fragmentation after ionization, and ion molecule reaction secondary to fragmen also complicate the obtained spectrum, and the information of the parent molecule, which is particularly important for the analysis of analysis results, is not available. It tends to be certain. In addition, various methods such as a field desorption ionization method and a fast atom collision ionization method have been developed for low energy and software and ionization. However, even with these methods, as the molecular weight of the sample increases, sample decomposition and secondary ionization processes become more likely to occur, and complicated analysis of decomposed ions is required.
一方、これらの問題を解決するために、気体の試料分
子をリュードベリ原子に衝突させ、試料のイオン化し
て、該イオンを質量分析する方法も開発されている。し
かし、気体の試料分子をリュードベリ原子に衝突させて
生成させたイオンを質量分析する従来の方法では第３図
に示すようにフィラメントと網状のグリッドの距離が短
いため、フィラメントからスパッタされた原子（例えば
タングステン原子）が縞状のグリッドに蒸着し、放電す
るという問題がある。放電現象が繰り返し現われるとリ
ュードベリ原子による試料の負イオンの生成はその度に
中断され、ときにはフィラメントの切断が起こる。ま
た、フィラメント発生した熱電子を加速し、希ガス（例
えばキセノン）と衝突させてリュードベリ原子を生成さ
せるが、金網のグリッド周辺に集まる熱電子の濃度が低
いため生成するリュードベリ原子の濃度も低くなり、延
いては、リュードベリ原子による試料の親分子の負イオ
ンの生成効率が低下するだけでなく、安定的にデータを
採取することができなくなる。On the other hand, in order to solve these problems, a method of colliding gas sample molecules with Rydberg atoms to ionize the sample and mass-analyze the ions has also been developed. However, in the conventional method of mass-analyzing ions generated by colliding gas sample molecules with Rydberg atoms, as shown in FIG. 3, since the distance between the filament and the mesh grid is short, atoms sputtered from the filament ( There is a problem that, for example, tungsten atoms are vapor-deposited on the striped grid and are discharged. When the discharge phenomenon appears repeatedly, negative ion generation of the sample by the Rydberg atoms is interrupted each time, and sometimes filament breakage occurs. In addition, the thermoelectrons generated in the filament are accelerated and collide with a rare gas (for example, xenon) to generate Rydberg atoms. As a result, not only the efficiency of negative ion generation of the parent molecule of the sample by the Rydberg atom is lowered, but also stable data collection becomes impossible.
（発明が解決しようとする課題） 本発明は前記問題点を解決し、リュードベリ原子を安
定的に生成させると共に、リュードベリ原子の衝突によ
り生成した試料の負イオンを安定化された状態で存在さ
せることを可能としたリュードベリ原子衝撃型イオン源
を提供することを目的とする。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention solves the above-mentioned problems, stably generates Rydberg atoms, and allows negative ions of a sample generated by collision of Rydberg atoms to exist in a stabilized state. It is an object of the present invention to provide a Rydberg atom bombardment type ion source that enables the above.
（課題を解決するための手段） すなわち、本発明は気体の試料分子をリュードベリ原
子に衝突させ、試料をイオン化して質量分析する質量分
析装置のイオン源において、イオン源ブロックのリュー
ドベリ原子発生部のグリッドを針棒状とすることを特徴
とするイオン源に関する。(Means for Solving the Problem) That is, according to the present invention, in the ion source of a mass spectrometer for colliding gas sample molecules with Rydberg atoms to ionize the sample and perform mass spectrometry, the Rydberg atom generating unit of the ion source block is used. The present invention relates to an ion source characterized in that the grid has a needle bar shape.
本発明によればリュードベリ原子衝撃型イオン源ブロ
ックのグリッドを針棒状タイプのグリッドとすることに
より、フィラメントからスパッタされた原子の蒸着に起
因する放電がなくなり、さらにはグリッド周辺の熱電子
の濃度が高められ、従って生成するリュードベリ原子の
濃度を高めることができ、延いては試料の負イオン化効
率が向上するという特徴を有する。According to the present invention, by making the grid of the Rydberg atom bombardment type ion source block a needle bar type grid, discharge due to vapor deposition of atoms sputtered from the filament is eliminated, and further the concentration of thermoelectrons around the grid is It has a characteristic that the concentration of Rydberg atoms produced can be increased, and thus the concentration of generated Rydberg atoms can be increased, and the negative ionization efficiency of the sample is improved.
以下に図面により本発明を説明する。 The present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明のリュードベリ衝撃型イオン源ブロッ
クの構成を示す一実施例の断面図である。イオン源ブロ
ックは２つの小室からできており、その中間に２枚のグ
リッド（７）および（８）が設置されている。フィラメ
ント（５）から放出された熱電子はプラスに印加された
針棒状のグリッド（６）で集められる。グリッド（７）
および（８）は共にマイスナに印加され、熱電子が試料
イオン化室（４）に流れ込むのを防止している。FIG. 1 is a sectional view of an embodiment showing the configuration of the Rydberg impact type ion source block of the present invention. The ion source block is made up of two small chambers, and two grids (7) and (8) are installed between them. The thermoelectrons emitted from the filament (5) are collected by the needle bar-shaped grid (6) which is positively applied. Grid (7)
Both (8) and (8) are applied to the mesher to prevent thermoelectrons from flowing into the sample ionization chamber (4).
希ガス導入口（１）から導入された希ガス（例えばキ
セノン）は、グリッド（６）近傍の加速された熱電子と
衝突してリュードベリ原子を生成する。このリュードベ
リ原子が試料イオン化室（４）で試料導入口（２）から
導入された気体試料と衝突して試料分子を負にイオン化
させる。The rare gas (eg, xenon) introduced from the rare gas inlet (1) collides with accelerated thermoelectrons near the grid (6) to generate Rydberg atoms. The Rydberg atoms collide with the gas sample introduced from the sample inlet (2) in the sample ionization chamber (4) to negatively ionize the sample molecules.
第３図は従来のイオン源ブロックの構成を示す断面図
である。従来法のグリッド（６′）は金網状であるた
め、フィラメントから放出された原子が金網に蒸着する
フィラメント（５′）とグリッド（６′）との間で放電
を生ずる。これに対し、本発明ではグリッド（６）を針
棒状としたことにより、グリッド（６）とフィラメント
（５）間の空間が拡大され、放電現象が無くなり、さら
にはフィラメントから放出される熱電子をスムースにグ
リッド（６）に移動させてトラップすることが可能とな
る。FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a conventional ion source block. Since the grid (6 ') of the conventional method has a wire mesh shape, the atoms emitted from the filament generate a discharge between the grid (6') and the filament (5 ') deposited on the wire mesh. On the other hand, in the present invention, by making the grid (6) into a needle bar shape, the space between the grid (6) and the filament (5) is expanded, the discharge phenomenon disappears, and the thermoelectrons emitted from the filament are It is possible to smoothly move to the grid (6) and trap.
本発明の針棒状のグリッドの材質としては、ステンレ
ス鋼、タンタル、モリブデン、タングステンあるいはニ
ッケルの単体またはこれらの元素の２種以上からなる合
金が好適である。針棒の直径は適宜設定し得るが、通常
0.1〜10mm、好ましくは0.2〜5mmである。As a material of the needle bar-shaped grid of the present invention, a simple substance of stainless steel, tantalum, molybdenum, tungsten or nickel or an alloy of two or more of these elements is preferable. The diameter of the needle bar can be set appropriately, but usually
It is 0.1 to 10 mm, preferably 0.2 to 5 mm.
（発明の効果） 本発明により、従来法の欠点であった放電現象を抑制
でき、またリュードベリ原子を安定的に生成させ、延い
ては試料の負イオンを長時間、安定した状態で生成させ
ることができる。また、該イオン源は小型化することも
でき、通常の市販の質量分析装置に装着できるため、汎
用性も高い。(Effects of the Invention) According to the present invention, it is possible to suppress the discharge phenomenon, which is a drawback of the conventional method, and to stably generate Rydberg atoms, and in turn, to generate negative ions of a sample in a stable state for a long time. You can Further, since the ion source can be downsized and can be attached to a usual commercially available mass spectrometer, it is highly versatile.
（実施例） 第１図に示す本発明のリュードベリ原子衝撃型イオン
源を備えた質量分析装置を用いてベンゾトリアゾールの
全イオンクロマトグラムを測定した。分析条件は以下の
とおりである。(Example) A total ion chromatogram of benzotriazole was measured using a mass spectrometer equipped with the Rydberg atom bombardment ion source of the present invention shown in FIG. The analysis conditions are as follows.
グリッド（G1）:100V グリッド（G2）：−100V グリッド（G3）：−300V フィラメント電流:7.5A チャンバー:100V また、針棒はステンレス製で直径2mmのものを用い
た。その結果を第４図に示した。一方、第３図に示すイ
オン源を備えた従来の質量分析装置を用いて、同一条件
で同様の測定を行った。その結果を第５図に示す。第４
図から明らかなように本発明による負イオンの発生量は
高レベルで、非常に安定しているのに対し、第５図の従
来法による全イオンクロマトグラムは負イオンの生成が
不安定であり、繰り返し頻繁に生じる放電のために、そ
の都度負イオンの量が激減していることを明確に示して
いる。Grid (G 1): 100V grid (G 2): - 100V grid (G 3): - 300V filament current: 7.5A chamber: 100 V Further, the needle bar had a diameter of 2mm stainless steel. The results are shown in FIG. On the other hand, the same measurement was performed under the same conditions by using the conventional mass spectrometer equipped with the ion source shown in FIG. The results are shown in FIG. 4th
As is clear from the figure, the generation amount of negative ions according to the present invention is at a high level and is very stable, whereas in the total ion chromatogram according to the conventional method of FIG. 5, the generation of negative ions is unstable. , It is clearly shown that the amount of negative ions is drastically reduced each time due to repeated and frequent discharges.
第１図は本発明のリュードベリ原子衝撃型イオン源ブロ
ックの構成を示す一実施例の断面図であり、第２図はこ
のイオン源ブロックの正面図である。第３図は、従来の
イオン源ブロックの構成を示す断面図である。第４図お
よび第５図はベンゾトリアゾールの全イオンクロマトグ
ラムを示す。 1,1′……希ガス導入口 2,2′……試料導入口 3,3′……リュードベリ原子発生室 4,4′……試料イオン化室 5,5′……フィラメント 6,6′……プラスに印加されたグリッド 7,7′……マイナスに印加されたグリッド 8,8′……マイナスに印加されたグリッド 9,9′……チャンバー。FIG. 1 is a sectional view of an embodiment showing the structure of a Rydberg atom bombardment type ion source block of the present invention, and FIG. 2 is a front view of this ion source block. FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a conventional ion source block. Figures 4 and 5 show total ion chromatograms of benzotriazole. 1,1 ′ …… Rare gas inlet 2,2 ′ …… Sample inlet 3,3 ′ …… Rydberg atom generation chamber 4,4 ′ …… Sample ionization chamber 5,5 ′ …… Filament 6,6 ′… … Positively applied grid 7,7 ′ …… Minus applied grid 8,8 ′ …… Minus applied grid 9,9 ′ …… Chamber.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−163551（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−35347（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP 61-163551 (JP, A) JP 59-35347 (JP, A)
Claims (1)
させ、試料をイオン化して質量分析する質量分析装置の
イオン源において、イオン源ブロックのリュードベリ原
子発生部のグリッドを針棒状とすることを特徴とするリ
ュードベリ原子衝撃型イオン源。1. In an ion source of a mass spectrometer for colliding gas sample molecules with Rydberg atoms to ionize the sample and perform mass spectrometry, a grid of a Rydberg atom generating portion of an ion source block has a needle bar shape. Rydberg atom bombardment type ion source.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1328370A JP2684100B2 (en) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | Rydberg atom bombardment ion source |
| US07/631,330 US5118938A (en) | 1989-12-20 | 1990-12-20 | Rydberg atom impact type ion source |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1328370A JP2684100B2 (en) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | Rydberg atom bombardment ion source |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03190049A JPH03190049A (en) | 1991-08-20 |
| JP2684100B2 true JP2684100B2 (en) | 1997-12-03 |
Family
ID=18209492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1328370A Expired - Lifetime JP2684100B2 (en) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | Rydberg atom bombardment ion source |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2684100B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5935347A (en) * | 1982-08-20 | 1984-02-27 | Masahiko Tsuchiya | Ion generator |
| JPH0746595B2 (en) * | 1985-01-14 | 1995-05-17 | 保 近藤 | Mass spectrometry method |
-
1989
- 1989-12-20 JP JP1328370A patent/JP2684100B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03190049A (en) | 1991-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Echt et al. | Evolution of “magic numbers” in mass spectra of water clusters | |
| De Hoffmann et al. | Mass spectrometry: principles and applications | |
| US6943345B2 (en) | Soft ionization device and applications thereof | |
| Thompson et al. | Single and double ionization of atomic oxygen by electron impact | |
| US20070034794A1 (en) | Tandem time-of-flight mass spectrometer | |
| Milne et al. | Modern ionization techniques in mass spectrometry | |
| Bowers et al. | Consecutive laser-induced photodissociation as a probe of ion structure | |
| Price et al. | The renaissance of time-of-flight mass spectrometry | |
| Petrovic et al. | Memory effects in the afterglow: open questions on long-lived species and the role of surface processes | |
| Danell et al. | The use of static pressures of heavy gases within a quadrupole ion trap | |
| Weidele et al. | Thermionic electron emission of small tungsten cluster anions on the milliseconds time scale | |
| JP2684100B2 (en) | Rydberg atom bombardment ion source | |
| Mason et al. | Glow discharge mass spectrometry of some organic compounds | |
| Stenke et al. | Electron-impact multiple ionization of singly and multiply charged tungsten ions | |
| Olthoff et al. | Liquid secondary ion time-of-flight mass spectrometry | |
| Kreisle et al. | Evolution of “magic numbers” in mass spectra of clusters after ionization | |
| Wörgötter et al. | Low energy reactive and dissociative collisions of the acetone cation CH3COCH3+ and its fragment ion CH3CO+ with a surface | |
| US6518567B1 (en) | Method for detecting elements in solutions and device for realizing the same | |
| Sakurai et al. | Collisionally activated decomposition spectra of normal nucleosides and nucleotides using a four‐sector tandem mass spectrometer | |
| JP2684101B2 (en) | Rydberg atom bombardment ion source | |
| Morgan et al. | Single-photon multiple ionization of neon in the K-edge region | |
| Chiarelli et al. | Mechanism of cationization of sucrose by sodium in laser desorption: a study by Fourier transform mass spectrometry | |
| Marcus et al. | Hollow cathode plume as an atomization/ionization source for solids mass spectrometry | |
| Wurz et al. | Cluster emission under ion bombardment of metallic targets | |
| Staudt et al. | On the temperature dependence of sputtered cluster yields |