JP3133167B2 - 誘導結合プラズマ質量分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は入射イオン量を増大させ
て感度を向上させることが可能な誘導結合プラズマ質量
分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導結合プラズマ質量分析装置は、高周
波誘導結合プラズマを用いて試料を励起させ、生じたイ
オンをノズルとスキマーからなるインタフェースを介し
て質量分析計に導いて電気的に検出し、このイオン量を
精密に測定することにより、試料中の被測定元素を高精
度に分析するように構成されている。

【０００３】このような誘導結合プラズマ質量分析装置
については、特開平２−１２２２５８号公報，特開平２
−２１６０４８号公報及び特開平２−２２７６５３号公
報に記載されている。

【０００４】図２はこのような誘導結合プラズマ質量分
析装置の従来の構成を示す構成図である。この図におい
て、プラズマトーチ１の外室１ｂと最外室１ｃにはガス
調節器２を介してアルゴンガス供給源３からアルゴンガ
スが供給され、内室１ａには試料槽４内の試料がネブラ
イザ５により気化されて後アルゴンガスにより搬入され
るようになっている。

【０００５】また、プラズマトーチ１に巻回された高周
波誘導コイル６には高周波電源によって高周波電流が流
され、この高周波誘導コイル６の周囲に高周波次回が形
成されている。

【０００６】一方、ノズル８とスキマー９に挟まれたフ
ォアチェンバ本体１１内は、真空ポンプ１２によって例
えば１０^-4Ｔｏｒｒに吸引され、マスフィルタ（四重極
マスフィルタ等）１６を収容しているリアチェンバ１７
内は第２油拡散ポンプ１８によって例えば１０^-5Ｔｏｒ
ｒに吸引されている。

【０００７】この状態で上記した高周波磁界の近傍でア
ルゴンガス中に電子かイオンが植え付けられると、この
高周波磁界の作用によって瞬時に高周波誘導プラズマ７
が生ずる。

【０００８】この高周波誘導プラズマ７内のイオンは、
ノズル８やスキマー９を経由してイオンレンズ１４ａ，
１４ｂ（若しくはダブレット四重極レンズ）の間を通っ
て収束され、その後にマスフィルタ１６を通り二次電子
増倍管１９に導かれて検出される。この検出信号が信号
処理部２０に送出されて演算処理されることにより前記
試料中の被測定元素分析値が求められる。

【０００９】図３は誘導結合プラズマ質量分析装置の二
次電子増倍管のゲイン切り換え部分についての従来の構
成を示す構成図である。この図において、二次電子増倍
管１９は、二次電子を放出する電極Ｄｙ（ここでは、Ｄ
ｙ１〜Ｄｙ４）を抵抗Ｒ（ここでは、Ｒ１〜Ｒ４）で接
続し、各電極に高圧電源からの負電圧を印加する。この
状態で、外部からの入射イオンによってＤｙ１に発生し
た二次電子をＤｙ２以降の電極に順次増幅し、その二次
電子をコレクタＣにて捉える構成になっている。そし
て、イオン検出のゲイン（電流増幅率）は、負の高圧電
源によって印加される各電極間の電圧により決定され
る。このため、ゲインを切り換えるには、高圧電源の設
定電圧を変えることにより行っている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、１段目（Ｄ
ｙ１）に引加される電圧が低いほど入射するイオンの数
が多くなり、感度の上昇を図ることが出来る。

【００１１】しかし、感度の上昇と同時に全体のゲイン
も増加するため、出力電流が増加する。これにより、二
次電子増倍管の劣化が早まるという問題が有る。本発明
は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、
その目的は、二次電子増倍管の寿命を縮めることなく高
感度な誘導結合プラズマ質量分析装置を実現することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
第一の手段は、高周波誘導結合プラズマを用いて試料を
励起し生じたイオンを二次電子増倍管に導いて検出する
ことにより気体試料中および水溶液試料中の被測定元素
を分析する誘導結合プラズマ質量分析装置において、抵
抗を介して接続された複数の二次電子放出電極を備えた
二次電子増倍管と、二次電子増倍管の初段の二次電子放
出電極に対して負の高電圧を、感度に応じた設定電圧で
印加する負高圧電源手段と、負高圧電源手段の正電圧側
と二次電子増倍管の最終段との間に配置され所望の電圧
を発生する可変電圧手段とを備えると共に、前記負高圧
電源手段及び前記可変電圧手段の接続点は、グランドに
接続されていることを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】この発明において、負高圧電源手段が二次電子
増倍管に供給する負電圧の変化により全体の感度が変化
する。このように感度の変化が生じた状態で、可変電圧
手段が発生する電圧の変化により、二次電子増倍管のゲ
インが調整される。従って、感度を上昇させても、ゲイ
ンを抑えることが出来、二次電子増倍管の寿命を縮める
ことはない。

【００１４】

【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例の構成を示す構成
図である。この図において、二次電子増倍管１９の出力
は信号処理部２０に与えられる。そして、信号処理部２
０内では、例えば、パルスカウント手段により二次電子
増倍管１９の出力が検出される。また、二次電子増倍管
１９内の電極Ｄｙ１〜Ｄｙ４は抵抗Ｒ１〜Ｒ４により接
続され、各電極に高圧電源からの負電圧が印加されてい
る。ここで、電極Ｄｙ１には負高圧電源１９ａの負極が
接続されている。また、負高圧電源１９ａの正極には可
変電圧源１９ｂの正極が接続されており、この可変電圧
源１９ｂの負極が電極Ｄｙ４に接続されている。

【００１５】この状態で、外部からの入射イオンによっ
てＤｙ１に発生した二次電子をＤｙ２以降の電極に順次
増幅し、その二次電子をコレクタＣにて捉える構成にな
っている。

【００１６】そして、感度を切り換えるには、負高圧電
源１９ａの設定電圧を変え、電極Ｄｙ１の電圧を変更す
ることにより行っている。実際には、初段の電極Ｄｙ１
の電圧が低下するほど高感度になる。

【００１７】従って、感度を良くしようとする場合は、
負高圧電源１９ａの電圧を低く（絶対値を大きく）する
ことにより実現される。一方、ゲイン（電流増幅率）
は、各電極間の電圧（電位差）により決定される。そこ
で、感度を向上させた状態において、可変電圧源１９ｂ
の発生電圧を変更することにより、各電極間の電位差を
低感度時と同じ値に設定することで、ゲインが変化にな
いようにすることが出来る。

【００１８】この結果、感度を高めたにもかかわらず、
ゲインを変化させないようにすることができ、二次電子
増倍管の寿命に悪影響を与えることがなくなる。すなわ
ち、ゲインを一定に保ったまま、感度だけを変更するこ
とが可能になる。また、感度を変えずにゲインを変える
等のように、感度とゲインとを独立して制御することが
可能になる。

【００１９】

【発明の効果】以上実施例とともに詳細に説明したよう
に、本発明では、ダイノードに負の高電圧を印加する負
高電圧電源手段とダイノードの最後段に可変の電圧を印
加する可変電圧源手段とを備えるようにしたことで、二
次電子増倍管の寿命を縮めることなく高感度な誘導結合
プラズマ質量分析装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の構成を示す構成図であ
る。

【図２】従来における装置の全体構成を示す説明図であ
る。

【図３】従来における装置の主要部の構成を示す説明図
である。

【符号の説明】

１９ 二次電子増倍管 １９ａ 高圧電源 ２０ 信号処理部 Ｄｙ１〜Ｄｙ４ ダイノード

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高周波誘導結合プラズマを用いて試料を励
   起し生じたイオンを二次電子増倍管に導いて検出するこ
   とにより気体試料中および水溶液試料中の被測定元素を
   分析する誘導結合プラズマ質量分析装置において、 抵抗を介して接続された複数の二次電子放出電極を備え
   た二次電子増倍管（１９）と、 二次電子増倍管（１９）の初段の二次電子放出電極に対
   して負の高電圧を、感度に応じた設定電圧で 印加する負高圧電源手段（１９
   ａ）と、 負高圧電源手段（１９ａ）の正電圧側と二次電子増倍管
   （１９）の最終段との間に配置され所望の電圧を発生す
   る可変電圧手段（１９ｂ）とを備えると共に、前記負高圧電源手段（１９ａ）及び前記可変電圧手段
   （１９ｂ）の接続点は、グランドに接続されていること
   を特徴とする誘導結合プラズマ質量分析装置。