JP2687433B2 - 質量分析計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はイオン検出手段としてシンチレータと光検出
器とを組合せ、イオン強度を電流信号として検出するよ
うにした質量分析計に関する。

（従来の技術） 質量分析計のイオン検出手段としては２次電子増倍管
によりイオンを直接電流信号に変換する方法或は２次電
子増倍管の出射電子をシンチレータに入射させ、シンチ
レータの発光を更に光電子増倍管等の光検出器で検出し
て電流信号に変換する方法が用いられている。シンチレ
ータを用いる方法は光電子増倍管は真空系の外に置かれ
ているので、真空系内に置かれている２次電子増倍管の
ダイオードが装置内を大気圧にしたとき、外気に触れて
感度が変化しても、光電子増倍管で感度補償ができ、ま
た負イオン検出時のイオン検出部と測定回路との接続が
容易である等の理由でよく用いられている。

（発明が解決しようとする課題） 所がシンチレータの発光は減衰の速い強い発光成分と
減衰のおそい弱発光成分とよりなっており、イオン強度
が強いときにはこの弱発光成分が積かさなって相当の発
光レベルに達する。このため質量分析計で幾つかのイオ
ン質量を指定して、順次検出質量を切換えて測定を行う
SIMモードの測定で各チャンネルのイオンの間に大きな
強度比がある場合、強い強度のチャンネルから弱い強度
のチャンネルに切換ったとき、弱い強度のチャンネルで
はその前のチャンネルの強い発光の残光の検出信号の上
に新チャンネルの弱い検出信号が乗ることになり、検出
強度の弱いチャンネルではイオン強度が正確に測定でき
ないと云う問題がある。

本発明は上述したシンチレータ発光における減衰のお
そい発光の影響を除去して弱いイオンピークでも正確に
測定できるようにしようとするものである。

（課題を解決するための手段） イオンの流れをイオン源からイオン検出手段の前面ま
での間において一定周期で断続し、イオン検出手段の出
力から上記断続周期と同じ周期の交流信号を取出し、こ
の交流信号強度を以ってイオン検出信号とするようにし
た。

（作用） シンチレータの発光において減衰の速い成分はイオン
流の断続に応答して断続しているから、減衰の速い光成
分の検出出力はイオン流の断続と一致した断続信号とな
っている。他方減衰のおそい成分の光はイオン流の断続
に応答できず連続していてイオン流が強いときは次第に
積重なって行くので、減衰のおそい光成分の検出出力は
イオン流の断続とは無関係な連続信号となる。従って光
の検出出力からイオン流断続と同期した交流成分を取出
せば、これは減衰の速い光成分の検出信号であり、これ
は以前のイオンの影響を受けていない信号であるから、
弱いイオンピークの前に強いイオンピークがあっても、
その影響を受けることなしに弱いイオンピークの強度を
測定することができる。

（実施例） 第１図に本発明の一実施例を示す。１は試料イオン化
室で２は同室内で生成されたイオンをイオン化室のイオ
ン出射窓から押出すように作用するリペラ電極である。
３はイオン化室１から出射したイオンを加速し、質量分
析部の入口開口４に収束させるイオンレンズで、５は質
量分析部を構成する四重極電極棒である。６は質量分析
部の出口開口であり、７は出口開口６から出射したイオ
ンビームを２次電子増倍管８の第１ダイノードに向けて
偏向させるデフレクタ、９は２次電子増倍管８から出射
される電子を光に変換するシンチレータ、10はシンチレ
ータ９の発光を電気信号に変換する光電子増倍管であ
る。光電子増倍管10の出力はプリアンプ11を経てロック
インアンプ12に入力され、特定周波数の信号が抽出さ
れ、チャンネル分離器13によってチャンネル別に分離さ
れて、メモリ14上の夫々のチャンネルエリヤに記憶せし
められる。15は矩形波発振器で、その出力により半導体
スイッチ16が制御される。この半導体スイッチは図示の
ような機能を呈するもので、矩形波発振器15の出力がハ
イレベルのときイオン化室内のリペラ電極２にイオン反
撥電圧を印加し、矩形波発振器15の出力が０レベルのと
きリペラ電極２をアースする。従ってイオン化室１から
出射されるイオン流は矩形波発振器15の出力と同期して
断続される。この矩形波発振器15の出力信号がロックイ
ンアンプ12に周波数参照信号として印加されているの
で、ロックインアンプ12は光電子増倍管10の出力信号か
らイオン流の断続と同期した交流信号のみを抽出する。
17は四重極電極５に印加する直流および高周波の電圧発
生回路で、チャンネル切換器18により四重極電極５に印
加される電圧が切換えられるようになっており、チャン
ネル分離器13はチャンネル切換器18の切換え動作と同期
してチャンネル分離動作を行う。各チャンネル毎に予め
四重極電極５に印加する電圧を目的のイオン質量に合せ
て設定しておくことにより、幾つかの質量のイオンを順
次検出することができる。19は制御装置でチャンネル切
換器18を一定周期で繰返し作動せしめ、またチャンネル
分離器13の出力を順次メモリ14の所定エリアに格納し、
また質量分析計の他の種々の動作の制御を行う。

第２図Ａは上述装置において、第１図Ａ点の信号を示
し、同Ｂは第１図Ｂ点の信号を示す。この図で1CHは第
１チャンネル期間、2CHは第２チャンネル期間で、第１
チャンネルのイオンは強度が大で第２チャンネルのイオ
ンは強度が小さかった場合を示している。図で矩形波パ
ネル状の信号成分はイオン流の断続に応じて断続してい
る信号成分であり、矩形波信号のベースラインになって
いる信号がシンチレータにおける減衰のおそい光成分の
検出信号であって、第１チャンネルではイオン強度が大
であったため、減衰のおそい発光が重なってベースライ
ンは上昇傾向を示しており、第２チャンネルに切換った
直後はこのベースラインが保持されてイオン断続に応じ
て断続している信号はそのベースライン上に乗ってい
る。従って真のイオン検出信号とすべきものはこのベー
スラインに乗っている断続成分の高さであり、ロックイ
ンアンプ12はこの断続成分を抽出するので、第１図Ｂ点
の信号は第２図Ｂに示すように上述ベースライン成分が
除去された断続成分に比例した信号となっており、イオ
ン強度に比例した信号となっている。

上述実施例ではイオン流を断続するのにリペラ電極２
の印加電圧をオンオフしているが、イオン流の断続はシ
ンチレータ９の入射面までのどの位置で行っても良いも
のであることは原理上明白である。従ってレンズ系3,質
量分析部の入口側開口4,出口側開口6,デフレクタ７等に
適当なイオン反撥電圧を印加するようにしてもよく、二
次電子増倍管８のダイノード電圧をオンオフするように
してもよい。光電子増倍管９以後の信号をオンオフする
ようにした場合は前述した減衰のおそい光成分の検出出
力によるベースラインまでオンオフされるので、減衰の
おそい光成分の信号を除去することができない。

（発明の効果） 本発明によればシンチレータと光検出器とを組合わせ
たイオン検出器を用いた質量分析計において、シンチレ
ータの残光性の影響が除去されているので、強いイオン
ピークの後の弱いイオンピークでも前の強いイオンピー
クの影響を受けず測定することができ、SIMモード測定
時に各チャンネル間のイオン強度比が大きい場合でも各
イオン強度を正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例装置のブロック図、第２図は
同実施例における信号波形図である。 １……イオン化室、２……リペラ電極、３……レンズ
系、４……質量分析部の入口開口、５……四重極電極
棒、６……質量分析部の出口開口、７……デフレクタ、
８……２次電子増倍管、９……シンチレータ、10……光
電子増倍管、11……プリアンプ、12……ロックインアン
プ、13……チャンネル分離器、14……メモリ、15……矩
形波発振器、16……半導体スイッチ、17……直流電圧お
よび高周波電圧発生回路、18……チャンネル切換器、19
……制御装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シンチレータとシンチレータの発光を検出
   する光検出器とよりなるイオン検出手段を備えた質量分
   析計において、イオン源から上記シンチレータの入射面
   に至るまでの間において、イオン流或はイオンから変換
   された電子流を断続させる手段と、上記光検出器の出力
   信号から上記断続と同期した信号成分を取出す回路を設
   けたことを特徴とする質量分析計。