JP3333226B2 - Fourier transform mass spectrometer - Google Patents

Fourier transform mass spectrometer

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JP3333226B2
JP3333226B2 JP02657792A JP2657792A JP3333226B2 JP 3333226 B2 JP3333226 B2 JP 3333226B2 JP 02657792 A JP02657792 A JP 02657792A JP 2657792 A JP2657792 A JP 2657792A JP 3333226 B2 JP3333226 B2 JP 3333226B2
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博実 山崎
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、フーリェ変換質量分
析装置に関する。より詳しくは、化学プラントにおける
反応ガスの分析等の所謂プロセス分析、生体の呼,吸気
ガスについての分析による代謝機能や麻酔状態の分析あ
るいは反応経過を知るいわゆる医療用あるいは医学上の
成分分析、またはたとえば半導体や触媒等を加熱するこ
とにより脱離する気体成分から、その表面状態あるいは
反応経過を知る等、いわゆる脱離気体や発生気体の分析
等に好適なフーリェ変換質量分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Fourier transform mass spectrometer. More specifically, so-called process analysis such as analysis of reaction gas in a chemical plant, analysis of metabolic function and anesthesia state by analysis of living body breath and inhalation gas, or so-called medical or medical component analysis to know the progress of reaction, or For example, the present invention relates to a Fourier transform mass spectrometer suitable for analyzing so-called desorbed gas or generated gas, for example, knowing the surface state or progress of a reaction from a gas component desorbed by heating a semiconductor or a catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】各種の化
学プロセスにおいては、たとえばそのプロセスの最適条
件を維持するために、あるいはその最適条件を見つける
ために、化学プロセスのある工程で採取される試料中の
特定成分を分析する必要が多々ある。そのような化学プ
ロセスに関する種々の分析においては、従来、種々の分
析計あるいは分析装置が使用されてきている。それらの
多くは、アンモニア計、酸素計、炭化水素計等々、対象
成分を限定した単能機である。
2. Description of the Related Art In various chemical processes, for example, in order to maintain the optimum conditions of the process or to find the optimum conditions, samples are collected at a certain step in the chemical process. It is often necessary to analyze specific components in a sample. In various analyzes relating to such chemical processes, various analyzers or analyzers have conventionally been used. Most of them are single-function machines with limited target components, such as an ammonia meter, an oxygen meter, and a hydrocarbon meter.

【0003】一方、化学プロセスに関する種々の分析と
しては、測定の本質上、多成分同時分析の可能なこと、
リアルタイム分析が可能なことが望まれている。多成分
同時分析の前記要請を満たすためには、それら成分の化
学的性質の差異に基づく従来の化学分析では、対象が同
様な化学的性質を持つ成分に限定され、多成分分析に
は、本質的な困難が避けられない。
On the other hand, various analyzes relating to chemical processes include the fact that, due to the nature of measurement, simultaneous analysis of multiple components is possible.
It is desired that real-time analysis be possible. In order to satisfy the above requirement for simultaneous multi-component analysis, conventional chemical analysis based on differences in the chemical properties of those components limits the target to components having similar chemical properties. Difficulties are inevitable.

【0004】したがって、この目的には、いかなる物質
にも共通に備わっている物理的性質の差異を分析する物
理測定(いわゆる機器分析)が望ましい手段となる。こ
のような機器分析のうち、プロセス分析計として、従
来、用いられてきた手段は、ガスクロマトグラフおよび
赤外分光計等の分光分析装置がある。しかし、ガスクロ
マトグラフは、試料成分に特有の保持時間による成分分
離を原理としているため、測定周期が、数分〜数十分と
いう長時間を要し、上述したリアルタイム測定という条
件を満たすことは困難である。
[0004] Therefore, for this purpose, physical measurement (so-called instrumental analysis) for analyzing differences in physical properties that are commonly provided in any substance is a desirable means. Among such instrumental analyses, a means conventionally used as a process analyzer is a spectroscopic analyzer such as a gas chromatograph and an infrared spectrometer. However, since the gas chromatograph is based on the principle of component separation based on the retention time peculiar to the sample component, the measurement cycle requires a long time of several minutes to several tens of minutes, and it is difficult to satisfy the above-described condition of real-time measurement. It is.

【0005】また、ガスクロマトグラフでは、対象成分
によるカラムの選択、カラムを装填するオーブンの温度
条件の指定、キャリアガスたとえばヘリュームガスの流
量設定等々、測定条件の設定が煩わしく、豊富な経験と
熟練とが要求されるという問題がある。次に、赤外分光
計は、非対称分子の赤外線吸収から、その振動エネルギ
ー、回転エネルギーを測定するもので、二原子分子の元
素は検出できない。たとえば、窒素、酸素、塩素、水素
等のプロセス分析において、測定対象とされる気体成分
を測定することができず、多成分測定の条件が満たされ
ない。また、赤外分光計においては、スペクトルの分解
能は低く、二酸化硫黄、二酸化炭素、水等には、スペク
トル相互間に干渉を生じる等、一般的な成分弁別は困難
である。
In the gas chromatograph, setting of measurement conditions such as selection of a column according to a target component, designation of a temperature condition of an oven for loading the column, and setting of a flow rate of a carrier gas such as a helium gas is troublesome. There is a problem that is required. Next, the infrared spectrometer measures vibrational energy and rotational energy from infrared absorption of asymmetric molecules, and cannot detect diatomic molecule elements. For example, in the process analysis of nitrogen, oxygen, chlorine, hydrogen, and the like, the gas components to be measured cannot be measured, and the conditions for multicomponent measurement are not satisfied. Further, in the infrared spectrometer, the resolution of the spectrum is low, and it is difficult to discriminate general components such as interference between spectra of sulfur dioxide, carbon dioxide, water and the like.

【0006】紫外分光その他の分光分析においても、汎
用性に同様の問題を残している。質量分析計は、分析管
内に導入された気体分子をイオン化し、その質量対電荷
比によって、気体成分を弁別することを原理としてい
る。したがって、本質的に検出不能の気体成分はなく、
多成分試料の分析には、汎用性の最も高い分析手段とい
うことができる。しかし、整数質量数の等しい気体成分
は、それらのイオンが重畳するために、成分弁別は、一
般的には困難である。
The same problem remains in versatility in ultraviolet spectroscopy and other spectroscopic analyses. The mass spectrometer is based on the principle that gas molecules introduced into an analysis tube are ionized and gas components are discriminated based on the mass-to-charge ratio. Therefore, there are essentially no undetectable gas components,
For analyzing a multi-component sample, it can be said to be the most versatile analysis means. However, gas components having the same integer mass number are generally difficult to discriminate because their ions overlap.

【0007】このような場合に、従来行われてきた方法
は、i)各成分気体のフラグメントピークを検出し、成分
ピーク間に重なりのないピーク(ユニピークと称されて
いる。)を選んで弁別する方法、ii) 混在する成分ピー
ク群から、多重回帰法により成分弁別を行う方法、iii)
ガスクロマトグラフを前置し、混合気体試料を純成分に
分離し、その後に質量分析計により同定する方法、iv)
高分解能質量分析計を用い、成分ピークの質量数を1/
1000質量単位の精度で測定し、元素組成分析により
弁別する方法、等である。
In such a case, the conventional method is to i) detect a fragment peak of each component gas and select a peak having no overlap between component peaks (called a unipeak) to discriminate. Ii) a method of performing component discrimination from a mixed component peak group by a multiple regression method, iii)
A method in which a gas chromatograph is placed in front, and the mixed gas sample is separated into pure components, and then identified by a mass spectrometer; iv)
Using a high-resolution mass spectrometer, the mass number of the component peak was reduced to 1 /
A method of measuring with an accuracy of 1000 mass units and discriminating by elemental composition analysis.

【0008】前記 i) の方法は、試料気体の成分組成に
より、選択するピークが異なる外に、必ずしも適切なピ
ークが得られないという点において一般性に欠ける問題
がある。 前記 ii)の方法は試料気体成分すべての質量スペクトル
が判明しており、パターン係数が正しく得られているこ
とが条件になる。未知成分が含まれている場合には、ス
ペクトル・ピークの信号対雑音比が低い場合では、意外
に大きな誤差があらわれるという欠点がある。
The method i) has a problem that it lacks generality in that a peak to be selected differs depending on the component composition of the sample gas and an appropriate peak cannot always be obtained. The method ii) is based on the condition that the mass spectra of all the sample gas components are known and the pattern coefficients are correctly obtained. When an unknown component is included, there is a disadvantage that an unexpectedly large error appears when the signal-to-noise ratio of the spectrum peak is low.

【0009】前記 iii) の方法は、測定周期が長い等、
前述のガスクロマトグラフ同様の問題が生じる。 前記 iv)の方法は、いわゆる精密質量数の測定により、
対象ピークの元素組成を知り、成分弁別を行うもので、
成分種別にかかわらず測定可能であるが、従来は、大型
二重収束質量分析計、超電導磁石を備えた大型フーリェ
変換質量分析計にのみ可能であるとされていた方法であ
る。しかしながら、これらの大型の装置は、設置条件、
測定操作が、プロセス現場に適しないため、プロセス分
析計として実用化された例はない。
The method iii) is based on the following facts:
A problem similar to the gas chromatograph described above occurs. The method iv) is based on the measurement of a so-called accurate mass number.
Know the elemental composition of the peak of interest and perform component discrimination.
Although it can be measured irrespective of the type of component, it is a method conventionally considered to be possible only with a large double focusing mass spectrometer or a large Fourier transform mass spectrometer equipped with a superconducting magnet. However, these large devices are subject to installation conditions,
Since the measurement operation is not suitable for the process site, there has been no practical application as a process analyzer.

【0010】医療現場における成分分析、特に麻酔状態
の分析に関し、手術室における吸入全身麻酔時に、患者
に対する適正換気を判定するためや、空気塞栓やショッ
クの診断をするためには、赤外線吸収による呼気炭素ガ
ス分析装置が、一般に用いられる。この場合には、炭酸
ガスと麻酔剤として使用される笑気とは分子量が等し
く、赤外線吸収も類似しているので、笑気補正を必要と
する問題がある。一部には、単収束方式または四重極方
式質量分析計を使用している例もあるが、分解能は低
く、前述したところと同様の問題が残されている。
[0010] Regarding the analysis of components in the medical field, particularly the analysis of anesthesia, in order to determine proper ventilation for a patient and to diagnose air embolism and shock during inhalation general anesthesia in an operating room, expiration by infrared absorption is necessary. A carbon gas analyzer is commonly used. In this case, since the carbon dioxide gas and laughter used as an anesthetic have the same molecular weight and similar infrared absorption, there is a problem that laughter correction is required. In some cases, a single focusing or quadrupole mass spectrometer is used, but the resolution is low and the same problems as described above remain.

【0011】発生気体分析では、半導体表面にレーザを
照射し、離脱ガスを分析し、SiN2 +、SiCO+ 等の
分離測定の例もあるが、大型質量分析計が使用されてい
る。これらの気体分析分野における従来技術の課題は、
精密質量数測定可能な高分解能を備え、しかも、小型で
あり、低価格であり、保守や操作の簡易な質量分析計を
提供することである。
In the generated gas analysis, a semiconductor surface is irradiated with a laser to analyze a desorbed gas, and there is an example of separation measurement of SiN 2 + , SiCO + and the like, but a large mass spectrometer is used. The prior art issues in these gas analysis fields are:
An object of the present invention is to provide a mass spectrometer which has high resolution capable of accurate mass number measurement, is compact, inexpensive, and easy to maintain and operate.

【0012】前記利用分野においては、いずれも測定対
象を常温で気体であるような試料に限定される。このよ
うに測定対象の限定された気体分析用フーリェ変換質量
分析計は、次のような条件を満たすことで実現される。 i)常温で気体である物質の分子量は概して低いので、質
量分析計の測定質量範囲を2〜200amuに定めても
よい。
In the above-mentioned fields of use, the object to be measured is limited to a sample which is a gas at normal temperature. The Fourier transform mass spectrometer for gas analysis whose measurement target is limited as described above is realized by satisfying the following conditions. i) Since the molecular weight of a substance that is a gas at normal temperature is generally low, the measured mass range of the mass spectrometer may be set to 2 to 200 amu.

【0013】ii) したがって、イオン・サイクロトロン
共鳴磁場も、高磁場である必要はなく、永久磁石が用い
られる。この場合には、超電導マグネットを備えた従来
のフーリェ変換質量分析計のように、液体ヘリウム補給
の煩わしさはなく、運転、保守ははるかに容易、簡易と
なり、装置もまた、小型、簡潔、低価格にまとめられ
る。
Ii) Accordingly, the ion cyclotron resonance magnetic field does not need to be high, and a permanent magnet is used. In this case, unlike a conventional Fourier transform mass spectrometer equipped with a superconducting magnet, there is no need for replenishment of liquid helium, operation and maintenance are much easier and simpler, and the device is also smaller, simpler and lower. Summed up in price.

【0014】iii)共鳴周波数は、6,000ガウスの磁
場を有する永久磁石を採用する場合、水素イオンで約
4.8MHz、メタンや炭酸ガスに対し、約600KH
z〜220KHzである。したがって、AD変換器、メ
モリ等も、通常の市販モジュールで充分に対応すること
ができる。しかし、永久磁石は温度係数が大きく、これ
による磁場ドリフトのため、スペクトルの安定度は超電
導マグネットを使用した従来フーリェ変換質量分析装置
に比し、低下することは避けられない。
Iii) When a permanent magnet having a magnetic field of 6,000 gauss is employed, the resonance frequency is about 4.8 MHz for hydrogen ions and about 600 KH for methane and carbon dioxide.
z to 220 KHz. Therefore, the AD converter, the memory, and the like can be sufficiently handled by a normal commercially available module. However, the permanent magnet has a large temperature coefficient, and due to the magnetic field drift, the stability of the spectrum is inevitably reduced as compared with a conventional Fourier transform mass spectrometer using a superconducting magnet.

【0015】そこで、この発明の目的は、前記利用分野
において、充分な安定度が得られ、特に磁場ドリフトを
自動的に補償して、高分解能質量分析を行うことができ
るフーリェ変換質量分析装置を提供することにある。こ
の発明の他の目的は、磁場ドリフトに前記自動補償を施
すことなく、磁場ドリフトに応じて、測定された共鳴周
波数を校正してこれを出力し、高分解能質量分析を行う
ことができるフーリェ変換質量分析装置を提供すること
にある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a Fourier transform mass spectrometer capable of performing a high-resolution mass spectrometry, in which a sufficient stability can be obtained in the above-mentioned application field, and in particular, a magnetic field drift can be automatically compensated for. To provide. Another object of the present invention is to provide a Fourier transform that can calibrate and output a measured resonance frequency according to the magnetic field drift without performing the automatic compensation on the magnetic field drift and perform high-resolution mass spectrometry. It is to provide a mass spectrometer.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第一の手段の発明は、静磁場内に置かれた高真空セル
内に導入した試料気体をイオン化し、高真空セルに設け
られた照射電極対に高安定高周波源より、測定対象であ
る特定成分に基づくイオンのサイクロトロン共鳴周波数
に近い固定周波数の高周波を印加することによりイオン
を励起して、測定対象である特定成分のイオンにイオン
サイクロトロン共鳴を誘起させ、前記イオンサイクロト
ロン共鳴を高周波電気減衰信号として検出し、この高周
波電気減衰信号をデジタル信号に変換し、時間領域信号
であるデジタル高周波電気減衰信号を周波数領域信号に
変換するフーリェ変換質量分析装置であって、静磁場と
しての永久磁石または電磁石と、補償磁場を形成する磁
場補償コイルおよび直流電源からなる磁場発生手段と、
磁場の長周期変動を特定成分のイオン・サイクロトロン
共鳴周波数の変化として検出し、その変化分を磁場変動
の誤差信号として、前記直流電源に帰還する帰還手段と
を備え、静磁場/照射周波数比を一定に保持するように
磁場を制御することを特徴とするフーリェ変換質量分析
装置である。
According to a first aspect of the present invention, a sample gas introduced into a high vacuum cell placed in a static magnetic field is ionized and provided in the high vacuum cell. To the irradiation electrode pair from a high-stable high-frequency source.
Cyclotron resonance frequency of ions based on certain components
By applying a high frequency having a fixed frequency close to the above, ions are excited to induce ion cyclotron resonance in ions of a specific component to be measured, and the ion cyclotron resonance is detected as a high frequency electric attenuation signal, and this high frequency electric attenuation is detected. converts the signal to a digital signal, a Fourier transform mass spectrometer to be converted to a frequency domain signal digital RF electrical damping signal which is a time domain signal, the magnetic field to form a permanent magnet or an electromagnet as the static magnetic field, the compensation magnetic field Magnetic field generating means comprising a compensation coil and a DC power supply ;
Feedback means for detecting a long-period variation of the magnetic field as a change in the ion cyclotron resonance frequency of a specific component, and returning the change as an error signal of the magnetic field variation to the DC power supply ; A Fourier transform mass spectrometer is characterized in that a magnetic field is controlled so as to be kept constant.

【0017】前記課題を解決するための第二の手段の発
明は、静磁場内に置かれた高真空セル内に導入した試料
気体をイオン化し、高真空セルに設けられた照射電極対
高安定高周波源より、測定対象である特定成分に基づ
くイオンのサイクロトロン共鳴周波数に近い固定周波数
高周波を印加することによりイオン励起して、測定対
象である特定成分のイオンにイオンサイクロトロン共鳴
を誘起させ、前記イオンサイクロトロン共鳴を高周波電
気減衰信号として検出し、この高周波電気減衰信号をデ
ジタル信号に変換し、時間領域信号であるデジタル高周
波電気減衰信号を周波数領域信号に変換するフーリェ変
換質量分析装置であって、静磁場としての永久磁石また
は電磁石と、磁場の長周期変動を特定成分のイオン・サ
イクロトロン共鳴周波数の変化として検出し、その変化
分を磁場変動の誤差信号として、前記高安定高周波源に
帰還する帰還手段とを備え、静磁場/照射周波数比を一
定に保持するように照射周波数を制御することを特徴と
するフーリェ変換質量分析装置である。
[0017] The object of the invention of the second means for solving the sample gas introduced into the high vacuum cell placed within a static magnetic field to ionize, high in radiation electrode pair provided on the high vacuum cell From a stable high-frequency source, based on the specific component being measured
Fixed frequency close to the cyclotron resonance frequency of the ion
High frequency and ion excited by applying a measured by inducing the ions in the ion cyclotron resonance of a specific component, the ion cyclotron resonance is detected as a high-frequency electric attenuated signal, the high frequency electric attenuated signal into a digital signal conversion, a Fourier transform mass spectrometer to be converted to a frequency domain signal digital RF electrical damping signal which is a time domain signal, the ion of a specific component and the permanent magnet or an electromagnet, a long-period variation of the magnetic field as a static magnetic field Feedback means for detecting the change as a change in the cyclotron resonance frequency and returning the change as an error signal of the magnetic field fluctuation to the high-stable high-frequency source, and adjusting the irradiation frequency so as to keep the static magnetic field / irradiation frequency ratio constant. It is a Fourier transform mass spectrometer characterized by controlling.

【0018】前記課題を解決するための第三の手段の発
明は、静磁場内に置かれた高真空セル内に導入した試料
気体をイオン化し、高真空セルに設けられた照射電極対
高安定高周波源より、測定対象である特定成分に基づ
くイオンのサイクロトロン共鳴周波数に近い固定周波数
高周波を印加することによりイオンを励起して、測定
対象である特定成分のイオンにイオンサイクロトロン共
鳴を誘起させ、前記イオンサイクロトロン共鳴を高周波
電気減衰信号として検出し、この高周波電気減衰信号を
デジタル信号に変換し、時間領域信号であるデジタル高
周波電気減衰信号を周波数領域信号に変換するフーリェ
変換質量分析装置において、静磁場としての永久磁石ま
たは電磁石と、磁場の長周期変動を特定成分のイオン・
サイクロトロン共鳴周波数の変化として検出し、その変
化分より算出された校正係数を用い、測定された共鳴周
波数を校正しこれを出力する校正手段とを備えることを
特徴とするフーリェ変換質量分析装置である。
[0018] invention of the third means for solving the above problems, a sample gas introduced into the high vacuum cell placed within a static magnetic field to ionize, high in radiation electrode pair provided on the high vacuum cell From a stable high-frequency source, based on the specific component being measured
Fixed frequency close to the cyclotron resonance frequency of the ion
The ion is excited by applying a high frequency to induce ion cyclotron resonance in ions of a specific component to be measured, the ion cyclotron resonance is detected as a high-frequency electric attenuation signal, and the high-frequency electric attenuation signal is converted into a digital signal. In a Fourier transform mass spectrometer, which converts a digital high-frequency electrical attenuation signal, which is a time-domain signal, into a frequency-domain signal, a permanent magnet or an electromagnet as a static magnetic field, and a long-period variation of the magnetic field are converted into ions of a specific component.
A Fourier transform mass spectrometer, comprising: a calibration means for detecting a change in cyclotron resonance frequency, using a calibration coefficient calculated from the change, and calibrating the measured resonance frequency and outputting the same. .

【0019】[0019]

【作用】この発明のフーリェ変換質量分析装置において
は、試料気体中の特定成分のイオンサイクロトロン共鳴
周波数の変化を検出し磁場ドリフト等の補償または共鳴
周波数の変化の校正を行うが、特定成分は、高真空排気
後の残留大気成分、たとえば窒素でもよい。以下これを
基準成分と呼び、その共鳴周波数を基準周波数と呼ぶこ
とにする。
In the Fourier transform mass spectrometer of the present invention, a change in the ion cyclotron resonance frequency of a specific component in a sample gas is detected to compensate for a magnetic field drift or to calibrate the change in the resonance frequency. A residual atmospheric component after high vacuum evacuation, for example, nitrogen may be used. Hereinafter, this is called a reference component, and its resonance frequency is called a reference frequency.

【0020】フーリェ変換質量分析装置一般について
は、すでにコミサロウ、マーシャル等の業績がある(フ
ーリェ変換式イオンサイクロトロン共鳴質量分析の方法
および装置;特公昭59−4829号参照)。 しかし、彼らの装置は、未知試料の分析、同定を目的と
し、試料イオンのすべてを励起させ、検出するため、分
析セルには広帯域励起磁場を加えること、および受信系
が広帯域特性であることを特長としている。
As for the Fourier transform mass spectrometer in general, there have already been achievements by Comisarou, Marshall, etc. (Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry method and apparatus; see JP-B-59-4829). However, their equipment aims to analyze and identify unknown samples, and to excite and detect all sample ions, so that a broadband excitation magnetic field should be applied to the analysis cell and that the receiving system should have broadband characteristics. Features.

【0021】しかし、この発明が目的とする各種の前記
成分分析においては、未知試料の同定は含まない為に、
試料気体のイオンすべてを励起する必要はない。したが
って、分析対象とする特定成分に基づくイオンのサイク
ロトロン共鳴周波数に近い固定周波数の高周波電場を高
真空セル中の一対の送信電極間に加える。高真空セルに
より検出される高周波信号電圧を増幅する受信系もすべ
ての気体成分を対象とする必要はなく、試料気体の特定
イオンに対応する共鳴信号に応答する狭帯域増幅器を用
いることができる。
However, in the various component analyzes aimed at by the present invention, identification of an unknown sample is not included.
It is not necessary to excite all the ions of the sample gas. Therefore, a high-frequency electric field having a fixed frequency close to the cyclotron resonance frequency of the ions based on the specific component to be analyzed is applied between the pair of transmitting electrodes in the high vacuum cell. The receiving system for amplifying the high-frequency signal voltage detected by the high vacuum cell does not need to cover all gas components, and a narrow band amplifier that responds to a resonance signal corresponding to a specific ion of the sample gas can be used.

【0022】その結果、 ・測定対象外であるイオンの共鳴信号は、増幅系に入ら
ないので、高周波増幅器およびA/D変換器のダイナミ
ック・レンジの制限が緩和される。 ・不用帯域の雑音が除かれるので、信号対雑音比(S/
N)が向上する。等の特長が得られる。
As a result, since the resonance signal of the ion which is not the object of measurement does not enter the amplification system, the limitation of the dynamic range of the high-frequency amplifier and the A / D converter is relaxed. The signal-to-noise ratio (S /
N) is improved. And other features.

【0023】測定は、たとえば次の手順で行われる。す
なわち、測定対象である試料気体は、静磁場内におかれ
ると共に高真空に減圧された高真空セル内に導入され、
電子衝撃法等によりイオン化する。その後、高周波送信
手段によって、高真空セル内に設けられた照射電極対に
印加された高周波電圧により、イオンに高周波電場が照
射され、測定対象イオンには、イオンサイクロトロン共
鳴が誘起される。
The measurement is performed, for example, in the following procedure. That is, the sample gas to be measured is placed in a static magnetic field and introduced into a high-vacuum cell depressurized to a high vacuum,
It is ionized by an electron impact method or the like. Thereafter, the high-frequency transmitting means irradiates the high-frequency electric field to the ions by the high-frequency voltage applied to the irradiation electrode pair provided in the high vacuum cell, and induces ion cyclotron resonance in the ions to be measured.

【0024】イオンサイクロトロン共鳴は、受信電極に
誘起する高周波電気減衰信号として検出される。この高
周波電気減衰信号を増幅し、高速A/D変換器によりデ
ジタル信号に変換する。また、この高周波電気減衰信号
は時間領域信号として記憶される。時間領域信号は、測
定周期の後、フーリェ変換の手法により周波数領域信号
に変換される。この周波数領域信号は質量スペクトルに
相当するが、この周波数と質量数との間には後述の式
(2)の関係があるので、単位の変換は容易に行うこと
ができ、通常の質量スペクトルが得られる。
[0024] The ion cyclotron resonance is detected as a high-frequency electric decay signal induced in the receiving electrode. This high-frequency electric attenuation signal is amplified and converted into a digital signal by a high-speed A / D converter. The high-frequency electric attenuation signal is stored as a time-domain signal. After the measurement period, the time domain signal is converted into a frequency domain signal by a Fourier transform technique. This frequency domain signal corresponds to a mass spectrum. Since the frequency and the mass number have a relationship represented by the following equation (2), unit conversion can be easily performed, and a normal mass spectrum can be obtained. can get.

【0025】このように、この発明においては、測定し
ようとする特定対象イオンのイオンサイクロトロン共鳴
周波数に近似する照射周波数を照射電極対に印加するの
で、検出された高周波減衰信号をデジタル変換する際の
限られたダイナミックレンジの範囲内で、特定対象イオ
ンを測定可能な程度に十分に大きく励起することができ
るようになる。そして、このフーリェ変換質量分析装置
においては、試料気体を連続的にあるいは定期的に高真
空セルに供給することにより、試料気体中の特定対象イ
オンの検出を継続的に行うことができる。
As described above, in the present invention, the irradiation frequency approximating the ion cyclotron resonance frequency of the specific target ion to be measured is applied to the irradiation electrode pair, so that the detected high-frequency attenuation signal is digitally converted. Within the limited dynamic range, the specific target ions can be excited sufficiently large to be measurable. In the Fourier transform mass spectrometer, the specific target ions in the sample gas can be continuously detected by continuously or periodically supplying the sample gas to the high vacuum cell.

【0026】ところで、フーリェ変換質量分析装置にお
いて、静磁場として永久磁石や電磁石を使用した場合、
長時間にわたってそのようなフーリェ変換質量分析装置
を稼働させていると、温度変化等により静磁場が徐々に
変化することは、避けられないことである。長期間にわ
たる分析においては、静磁場等の変化が実質的に10-3
上にもなるとイオンに対する照射効率が低下し、特定対
象イオンの正確な検出が困難になる。
By the way, in the Fourier transform mass spectrometer, when a permanent magnet or an electromagnet is used as a static magnetic field,
When such a Fourier transform mass spectrometer is operated for a long time, it is inevitable that the static magnetic field gradually changes due to a temperature change or the like. In a long-term analysis, when the change in the static magnetic field or the like becomes substantially 10 −3 or more, the irradiation efficiency for ions decreases, and it becomes difficult to accurately detect specific ions.

【0027】そこで、この発明においては、静磁場の経
時的ドリフトにより生じる静磁場/高周波数比の変化を
本発明の第一および第二の手段により補償し、または本
発明の第三の手段によりイオンサイクロトロン周波数を
校正する等、本発明の第1〜3のいずれによっても、正
確な質量分析が可能になる。
Therefore, in the present invention, the change of the static magnetic field / high frequency ratio caused by the drift of the static magnetic field over time is compensated by the first and second means of the present invention, or by the third means of the present invention. Any of the first to third aspects of the present invention, such as calibrating the ion cyclotron frequency, enables accurate mass spectrometry.

【0028】さらに詳述すると、本願第一の手段におい
ては、静磁場の変化を前記基準成分のイオンサイクロト
ロン周波数、すなわち基準周波数の変化として検出し、
この変化分を磁場変動の誤差信号として直流電源に帰還
する。この直流電源は、帰還された誤差信号に基づい
て、前記静磁場の変化を消去するように前記磁場補償コ
イルに流す電流を制御、静磁場を安定化する。すなわ
ち、第一の手段は基準成分に対する照射周波数として高
安定発信器を用い、その周波数を制御の標準として静磁
場を安定化する手段である。
More specifically, in the first means of the present invention, the change in the static magnetic field is detected as the ion cyclotron frequency of the reference component, that is, the change in the reference frequency.
This change is fed back to the DC power supply as an error signal of the magnetic field fluctuation. The DC power supply controls a current flowing through the magnetic field compensation coil so as to eliminate the change in the static magnetic field based on the returned error signal, and stabilizes the static magnetic field. That is, the first means is a means for stabilizing the static magnetic field by using a highly stable transmitter as an irradiation frequency for the reference component and using the frequency as a control standard.

【0029】また、本願第2の手段においては、静磁場
の変化を前記基準成分のイオンサイクロトロン共鳴周波
数、すなわち基準周波数の変化として検出し、これを磁
場変動の誤差信号として高安定高周波源に帰還する。高
安定高周波源は、帰還された誤差信号に基づいて、静磁
場/照射周波数比が一定に保持されるように、高安定高
周波源の出力すなわち照射周波数を制御する。換言すれ
ば、第二の手段は、静磁場が制御の標準となり、高安定
高周波源の出力周波数をこれに追随変化させ、静磁場/
照射周波数比を一定に保持する手段である。
Further, in the second means of the present invention, the change in the static magnetic field is detected as the ion cyclotron resonance frequency of the reference component, that is, the change in the reference frequency, and this is returned to the high-stable high-frequency source as an error signal of the magnetic field fluctuation. I do. The high-stable high-frequency source controls the output of the high-stable high-frequency source, that is, the irradiation frequency, based on the returned error signal, so that the static magnetic field / irradiation frequency ratio is kept constant. In other words, the second means is that the static magnetic field becomes the standard for control, and the output frequency of the high-stability high-frequency source is changed to follow the static magnetic field.
This is a means for keeping the irradiation frequency ratio constant.

【0030】また、本願第3の手段においては、測定に
あたり、基準成分の共鳴周波数すなわち基準周波数を測
定、記憶しておく。静磁場の変化にともないイオンサイ
クロトロン共鳴周波数が変化すれば、記憶された基準周
波数に基づき測定されたイオンサイクロトロン共鳴周波
数の校正係数を算出する。そして、この校正係数を用い
て前記イオンサイクロトロン共鳴の測定周波数を校正す
る。この第3の手段においては、静磁場のドリフトを特
に制御するものではなく、静磁場のドリフトと静磁場/
照射周波数比の変動との関係から実測されたイオンサイ
クロトロン共鳴周波数を基準として、測定された共鳴周
波数を校正するものである。
In the third means of the present invention, upon measurement, the resonance frequency of the reference component, that is, the reference frequency is measured and stored. If the ion cyclotron resonance frequency changes with a change in the static magnetic field, a calibration coefficient of the ion cyclotron resonance frequency measured based on the stored reference frequency is calculated. Then, the measurement frequency of the ion cyclotron resonance is calibrated using the calibration coefficient. In the third means, the drift of the static magnetic field is not particularly controlled.
The measured resonance frequency is calibrated based on the ion cyclotron resonance frequency actually measured from the relationship with the variation of the irradiation frequency ratio.

【0031】このように、この発明においては、静磁場
の経時的変化があったとしても、その経時的変化をイオ
ンサイクロトロン共鳴周波数の変化として検出し、その
イオンサイクロトロン共鳴周波数の変化に応じて、ある
いは照射周波数または静磁場を制御することにより、磁
場の経時変化を補償し、あるいは周波数測定値を校正
し、フーリェ変換質量分析装置を設置する部屋や装置を
とりまく周囲温度の変化に対しても高精度の測定を可能
にする。
As described above, in the present invention, even if there is a temporal change in the static magnetic field, the temporal change is detected as a change in the ion cyclotron resonance frequency, and according to the change in the ion cyclotron resonance frequency, Alternatively, control the irradiation frequency or static magnetic field to compensate for changes in the magnetic field over time, or to calibrate the frequency measurement value and to withstand changes in the ambient temperature surrounding the room or equipment where the Fourier transform mass spectrometer is installed. Enables measurement of accuracy.

【0032】[0032]

【実施例】以下に、この発明の実施例を詳細に説明す
る。図1は、本願第1の手段の一実施例を示す全体回路
ブロック図である。図1に示すように、フーリェ変換質
量分析装置1は、高真空セル2と、永久磁石3と磁場補
償コイル3cと磁場補償コイルに補償電流を供給する直
流電源12とからなる磁場発生手段(図5をも参照のこ
と)と、高周波送信手段4と、コンピュータ27の指令
を受けてイオンサイクロトロン共鳴に関する高周波パル
ス系列の制御および試料気体のイオン化のための電子流
制御を行なう制御回路6と、共鳴信号検出手段7と、演
算制御手段8と、キーボード9およびCRTディスプレ
イ10とを有している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. FIG. 1 is an overall circuit block diagram showing one embodiment of the first means of the present invention. As shown in FIG. 1, the Fourier transform mass spectrometer 1 includes a high vacuum cell 2, a magnetic field generating means including a permanent magnet 3, a magnetic field compensation coil 3c, and a DC power supply 12 for supplying a compensation current to the magnetic field compensation coil (see FIG. 1). 5), a high-frequency transmitting means 4, a control circuit 6 for controlling a high-frequency pulse sequence related to ion cyclotron resonance and controlling an electron flow for ionizing a sample gas under the control of a computer 27, It has a signal detecting means 7, an arithmetic control means 8, a keyboard 9 and a CRT display 10.

【0033】前記高真空セル2は、超真空チャンバ11
により保護され、かつ、恒温槽(図示せず。)内に収容
されている。前記高真空セル2は、永久磁石3の磁場方
向に直交する一対の電極と、磁場に平行しかつ互いに直
交する一対の照射電極と、一対の受信電極とからなるキ
ュービック・セルを用いることができる。このようなキ
ュービック・セルとしては、M.B.Comisarow;"Cubic Tra
pped IonCell for Ion Cyclotron Resonance" Int.J.
Mass Spect. Ion Phys., 37,(1981)p.251 〜257 等に
記載の通常のセルを使用することができる。
The high vacuum cell 2 includes an ultra-vacuum chamber 11
And is housed in a thermostat (not shown). As the high vacuum cell 2, a cubic cell including a pair of electrodes orthogonal to the magnetic field direction of the permanent magnet 3, a pair of irradiation electrodes parallel to the magnetic field and orthogonal to each other, and a pair of receiving electrodes can be used. . Such cubic cells include MBComisarow; "Cubic Tra
pped IonCell for Ion Cyclotron Resonance "Int.J.
Usual cells described in Mass Spect. Ion Phys., 37, (1981) pp. 251 to 257 can be used.

【0034】このキュービックセルにおいては、図2に
示すように、前記磁場方向に直交するように配置された
一対の電極P,P’は、高真空セル2内のイオンの磁軸
方向のドリフトを防止するため、わずかの正電位たとえ
ば0.1〜2Vの正電位が与えられるようになってい
る。照射電極T,T’は、磁場方向に沿うように相対向
して前記一対の電極P,P’間に配置され、キュービッ
ク・セル内で発生したイオンにサイクロトロン共鳴を励
起させる高周波信号が短時間たとえば0.1〜10ms
の期間与えられるようになっている。受信電極R,R’
は、磁場方向に沿うように相対向し、かつ前記の電極
P,P’と照射電極T,T’とに直交するように配置さ
れ、共鳴により誘起する高周波信号電圧を受信するよう
になっている。なお、図2において、2aはグリッドで
あり、2bはフィラメントである。
In this cubic cell, as shown in FIG. 2, a pair of electrodes P and P ′ arranged perpendicular to the direction of the magnetic field cause the drift of ions in the high vacuum cell 2 in the magnetic axis direction. In order to prevent this, a slight positive potential, for example, a positive potential of 0.1 to 2 V is applied. The irradiation electrodes T and T 'are disposed between the pair of electrodes P and P' so as to face each other along the direction of the magnetic field, and a high-frequency signal for exciting cyclotron resonance to ions generated in the cubic cell is short-lived. For example, 0.1-10ms
For a period of time. Receiving electrode R, R '
Are arranged so as to face each other along the direction of the magnetic field, and to be orthogonal to the electrodes P, P ′ and the irradiation electrodes T, T ′, so as to receive a high-frequency signal voltage induced by resonance. I have. In FIG. 2, 2a is a grid, and 2b is a filament.

【0035】前記恒温槽は、周囲温度の変化に対し、前
記磁場発生手段の温度変化をほぼ1℃以内に保つように
動作することにより、磁場補償範囲を限定し、補償電流
の変化を適切な範囲に保つ付加装置である。
The constant temperature bath operates so as to keep the temperature change of the magnetic field generating means within approximately 1 ° C. with respect to the change of the ambient temperature, thereby limiting the magnetic field compensation range and appropriately controlling the change of the compensation current. It is an additional device to keep in the range.

【0036】前記永久磁石3は、高真空セル2を挟んで
相対向して配置された一対の磁極片3a、3bを具備し
ている。
The permanent magnet 3 includes a pair of magnetic pole pieces 3a and 3b disposed opposite to each other with the high vacuum cell 2 interposed therebetween.

【0037】この永久磁石3を使用することはこの発明
の一つの特長である。超電導マグネットを使用の場合
は、その磁場安定度は極めて高く、得られる質量・スペ
クトルは、温度変化も経年変化も受けることはない。し
かし、永久磁石や電磁石の場合は、磁場は、周囲温度に
影響されて変化し、その温度係数は、電磁石では、約−
2×10-4/℃、稀土類磁石では約−5×10-4〜−6
×10-3/℃である。したがって、104 〜105 の分
解能を保証するには、温度等による磁場変動を補償する
ことが必要となる。
The use of the permanent magnet 3 is one of the features of the present invention. When a superconducting magnet is used, its magnetic field stability is extremely high, and the mass / spectrum obtained does not undergo temperature change or aging. However, in the case of a permanent magnet or an electromagnet, the magnetic field changes under the influence of the ambient temperature, and its temperature coefficient is about-
2 × 10 -4 / ° C, about -5 × 10 -4 to -6 for rare earth magnets
× 10 -3 / ° C. Therefore, in order to guarantee a resolution of 10 4 to 10 5 , it is necessary to compensate for a magnetic field variation due to temperature or the like.

【0038】そこで、この実施例のように永久磁石3を
使用する場合には、温度係数補償の手段として、まず整
磁鋼による補償が好適に採用される。この補償は、温度
係数を数倍度向上させることができる。たとえば、ネオ
ジウム、鉄、硼素系ボンド磁石(Nd2 Fe14B)で
は、現在のところ、温度係数は1×10-3/℃にとどま
っている。
Therefore, when the permanent magnet 3 is used as in this embodiment, first, the compensation by the magnetic shunt steel is preferably adopted as a means for compensating the temperature coefficient. This compensation can improve the temperature coefficient several times. For example, the temperature coefficient of neodymium, iron, and boron-based bonded magnets (Nd 2 Fe 14 B) is currently 1 × 10 −3 / ° C.

【0039】フーリェ変換質量分析計1の備える高分解
能特性に基づき、1/1000質量単位の精密測定、い
わゆるミリマス測定により、試料気体の元素構成分析を
行うには、安定度をさらに一桁以上向上することが必要
である。前記高周波送信手段4は、高周波発信器4aと
高周波送信器4bとを有する。高周波発信器4aは、図
3に示すように補償用高周波源4cと測定用高周波源4
dと周波数合成器4eとを備えている。
Based on the high-resolution characteristics of the Fourier transform mass spectrometer 1, the elementary analysis of the sample gas by precise measurement of 1/1000 mass unit, that is, so-called millimass measurement, requires an order of magnitude improvement in stability. It is necessary to. The high-frequency transmitting means 4 has a high-frequency transmitter 4a and a high-frequency transmitter 4b. As shown in FIG. 3, the high-frequency oscillator 4a includes a high-frequency source 4c for compensation and a high-frequency source 4 for measurement.
d and a frequency synthesizer 4e.

【0040】補償用高周波源4cは基準成分のイオンの
サイクロトロン共鳴周波数を供給する。高周波発信器4
aの周波数は、分析対象成分の共鳴周波数に等しく選ば
れる。高周波送信機4bは周波数合成器4eの出力を受
け、且つ制御回路6を経由するコンピュータの指令によ
り、その出力をパルス変調し、高真空セル2の送信電極
T,T’を励振するに充分な電力の2相高周波パルスを
供給する。
The compensating high frequency source 4c supplies the cyclotron resonance frequency of the reference component ion. High frequency transmitter 4
The frequency a is selected equal to the resonance frequency of the component to be analyzed. The high-frequency transmitter 4b receives the output of the frequency synthesizer 4e, and pulse-modulates the output thereof according to a command from a computer via the control circuit 6 to excite the transmission electrodes T and T 'of the high vacuum cell 2. Provides a two-phase high frequency pulse of power.

【0041】制御回路6は、フーリェ変換手法に定めら
れたイオン化、高周波照射、測定、残留イオンの消去等
の諸動作が定められた順序にしたがい作動するように、
コンピュータ管理の下に高周波送信手段4、エミション
コントローラ6に指令する。動作順序の一例を高真空セ
ルの各電極の制御電圧およびその時間変化と共に図4に
示す。
The control circuit 6 operates such that various operations such as ionization, high-frequency irradiation, measurement, elimination of residual ions, and the like specified in the Fourier transform method are performed in a predetermined order.
The high-frequency transmission means 4 and the emission controller 6 are commanded under computer management. An example of the operation sequence is shown in FIG. 4 together with the control voltage of each electrode of the high vacuum cell and its time change.

【0042】図4は分析周期における分析セル各電極の
印加電圧、誘起信号の典型的な関係の一例を示してい
る。 (a)まず、フィラメント電位が−20〜−70(V)
にスイッチングされ、セル内に照射された電子ビームに
より、試料ガス分子は、イオン化される。 (b)電子ビーム照射後、あらかじめ定められた時間を
経て、高周波送信器の出力ゲートが開き、 (c)高周波発信器から高周波パルスである照射周波数
が高真空セルの送信電極に印加される。
FIG. 4 shows an example of a typical relationship between the voltage applied to each electrode of the analysis cell and the induced signal in the analysis cycle. (A) First, the filament potential is -20 to -70 (V)
The sample gas molecules are ionized by the electron beam irradiated into the cell. (B) After a predetermined time after the electron beam irradiation, the output gate of the high-frequency transmitter is opened, and (c) the irradiation frequency, which is a high-frequency pulse, is applied to the transmission electrode of the high vacuum cell from the high-frequency transmitter.

【0043】(d)照射周波数によって励起されたイオ
ンは、イオンサイクロトロン共鳴を誘起する。イオンが
励起された後、出力ゲートは閉じられる。 (e)こうして、受信電極にはイオンサイクロトロン共
鳴の信号が誘起される。 (f)共鳴信号測定の後、次の測定周期の直前に磁軸に
直交するようおかれたトラップ電極対には、それぞれ正
負の電位が与えられ、セル内に残留するイオンは消去さ
れる。
(D) The ions excited by the irradiation frequency induce ion cyclotron resonance. After the ions are excited, the output gate is closed. (E) In this way, an ion cyclotron resonance signal is induced at the receiving electrode. (F) After the resonance signal measurement, positive and negative potentials are respectively applied to the pair of trap electrodes placed orthogonal to the magnetic axis just before the next measurement cycle, and ions remaining in the cell are erased.

【0044】制御回路6は、プログラマブルシーケンサ
5の指令を受けて、高周波パルス印加に先行し、分析セ
ル内に導入された試料分子に電子ビームを照射し、イオ
ン化する機能、高周波パルス印加時および共鳴信号測定
期間中、電子ビーム照射を遮断する機能、および測定終
了時に残余のイオンを消去する機能等を実行する分析セ
ル内の各電極電圧、熱電子放射用フィラメントのポテン
シャルを制御する回路である。
The control circuit 6 receives a command from the programmable sequencer 5 and irradiates the sample molecules introduced into the analysis cell with an electron beam to irradiate and ionize the sample molecules prior to the application of the high-frequency pulse. This circuit controls the voltage of each electrode in the analysis cell and the potential of the filament for thermionic emission for performing a function of cutting off the electron beam irradiation during a signal measurement period and a function of erasing residual ions at the end of the measurement.

【0045】前記検出手段7は、前置増幅器20と、高
周波増幅器21と、低域瀘波器22と、高速処理を行う
A/D変換器23とを具備している。前記前置増幅器2
0は、図3に示すように補償信号増幅器24と、測定信
号増幅器25と、周波数合成器26とを具備し、高真空
セル2における受信電極R,R’で誘導されるイオンサ
イクロトロン共鳴周波数を個々に狭帯域増幅した後、合
成して、高周波増幅器21に出力するようになってい
る。
The detecting means 7 includes a preamplifier 20, a high-frequency amplifier 21, a low-pass filter 22, and an A / D converter 23 for performing high-speed processing. The preamplifier 2
Numeral 0 designates a compensation signal amplifier 24, a measurement signal amplifier 25, and a frequency synthesizer 26 as shown in FIG. 3, and adjusts the ion cyclotron resonance frequency induced by the receiving electrodes R and R 'in the high vacuum cell 2. After individually performing narrow-band amplification, they are combined and output to the high-frequency amplifier 21.

【0046】前記高周波増幅器21は、周波数混合器を
含んでいる(図示せず)。すなわち狭帯域増幅されたイ
オンサイクロトロン共鳴周波数と演算制御手段8から別
途に入力する周波数fo の参照信号との混合処理を行
い、共鳴高周波信号を信号周波数とfo との差周波数の
低周波信号に変換し、その低周波数信号を低域濾波器2
2に送出するようになっている。
The high-frequency amplifier 21 includes a frequency mixer (not shown). That is, mixing processing of the narrow-band amplified ion cyclotron resonance frequency and a reference signal of a frequency f o separately input from the arithmetic and control unit 8 is performed, and the resonance high-frequency signal is converted to a low-frequency signal having a difference frequency between the signal frequency and f o. And converts the low-frequency signal to a low-pass filter 2
2.

【0047】この周波数変換は、通信機器におけるいわ
ゆるヘテロダイン検波と同じ手法で、信号波の増幅情報
を保持し、周波数のみ参照周波数との差周波数に変換す
る。前記参照周波数f0 はイオンサイクロトロン共鳴周
波数よりも高く設定するのが好ましい。低域瀘波器22
は、A/D変換器23におけるAD変換時の折返し信号
を除くもので、その遮断周波数は、予めA/D変換器2
3のクロック周波数の1/2以内に設定される。
This frequency conversion holds the amplification information of the signal wave and converts only the frequency to a difference frequency from the reference frequency in the same manner as the so-called heterodyne detection in communication equipment. Preferably, the reference frequency f 0 is set higher than the ion cyclotron resonance frequency. Low pass filter 22
Is a signal excluding a return signal at the time of A / D conversion in the A / D converter 23.
3 is set within 1/2 of the clock frequency.

【0048】A/D変換器23は、不要周波数帯域が除
去されると共にA/D変換可能な程度の信号レベルにま
で増幅された共鳴信号を、デジタル信号に変換し、演算
制御手段8に出力するようになっている。前記演算制御
手段8は、全体の制御を行うコンピュータ27と、記憶
装置28と、出力装置29と、前記A/D変換器23を
制御するとともにこのA/D変換器23の出力を高速で
取り込み、且つ前記制御回路6および直流電流12に対
し、コンピュータ27からの制御信号を伝送するインタ
ーフェイス30とを具備している。
The A / D converter 23 converts the resonance signal from which unnecessary frequency bands have been removed and amplified to a signal level at which A / D conversion is possible, into a digital signal, and outputs the digital signal to the arithmetic and control means 8. It is supposed to. The arithmetic control means 8 controls a computer 27 for performing overall control, a storage device 28, an output device 29, and the A / D converter 23, and takes in the output of the A / D converter 23 at a high speed. And an interface 30 for transmitting a control signal from a computer 27 to the control circuit 6 and the DC current 12.

【0049】こうして、不用周波数帯を除去し、A/D
変換器23に適する信号レベルにまで増幅された共鳴信
号は、A/D変換器23により、デジタル信号に変換さ
れ、インターフェイス30を経て、コンピュータ27に
転送され、時間領域データとして記憶装置28に格納さ
れる。測定後、時間領域データは、コンピュータ27に
よる高速フーリェ変換処理を受けて、周波数領域のデー
タ、すなわち通常の質量スペクトルに変換される。
Thus, the unnecessary frequency band is removed, and the A / D
The resonance signal amplified to a signal level suitable for the converter 23 is converted into a digital signal by the A / D converter 23, transferred to the computer 27 via the interface 30, and stored in the storage device 28 as time domain data. Is done. After the measurement, the time domain data is subjected to a fast Fourier transform process by the computer 27, and is converted into frequency domain data, that is, a normal mass spectrum.

【0050】当然のことながら、これらの測定制御動作
は、すべてインターフェース30を経由するコンピュー
タ27からの制御信号により、自動的に実行される。ま
ず、測定対象成分につき、分子ピークイオン、またはベ
ースピークイオンを選ぶ。その共鳴各周波数をω0 、印
加静磁場をBとすれば、その間には、式(2)であるω
o =Be/mの関係がある。ただし、mは対象イオンの
質量数、eは電荷である。
Of course, all of these measurement control operations are automatically executed by control signals from the computer 27 via the interface 30. First, a molecular peak ion or a base peak ion is selected for a component to be measured. Assuming that each of the resonance frequencies is ω 0 and the applied static magnetic field is B, an intermediate ω of Expression (2)
o = Be / m. Here, m is the mass number of the target ion, and e is the charge.

【0051】したがって、送信電極に印加する照射周波
数をωo にほぼ等しくすれば、イオンサイクロトロン共
鳴は継続して観測される。しかし静磁場がドリフトし、
Bが変化すれば、式(2)の関係は崩れスペクトル測定
は困難となる。第一の手段では、磁場補償コイル3cに
直流電源12から補償電流を流し、補償磁場ΔBを、永
久磁石による磁場Bo に加え、式(3)であるB=Bo
+ΔBに設定されている。
Therefore, if the irradiation frequency applied to the transmitting electrode is made substantially equal to ω o , ion cyclotron resonance is continuously observed. But the static magnetic field drifts,
If B changes, the relationship of equation (2) breaks down, making spectrum measurement difficult. In the first means, passing a compensation current from the DC power supply 12 to the magnetic field compensation coil 3c, the compensation magnetic field .DELTA.B, in addition to the magnetic field B o produced by the permanent magnet, an equation (3) B = B o
+ ΔB.

【0052】いま、永久磁石磁場Bo のドリフトによ
り、Bが変化すれば、共鳴周波数ωoもまた変化するの
で、照射周波数との差が検知される。第一の手段ではこ
の周波数差を磁場変化の誤差信号として、直流電源12
に帰還、Bが一定に保たれるようにΔBを制御する。こ
れにより、永久磁石磁場Bo のドリフトにかかわらず、
長時間にわたる安定な測定が可能となる。
Now, if B changes due to the drift of the permanent magnet magnetic field B o , the resonance frequency ω o also changes, and the difference from the irradiation frequency is detected. In the first means, this frequency difference is used as an error signal of the magnetic field change as a DC power supply 12
And ΔB is controlled so that B is kept constant. Thereby, regardless of the drift of the permanent magnet magnetic field Bo ,
Stable measurement over a long period of time becomes possible.

【0053】次に第二の手段について説明する。図6は
本手段の一実施例を示すブロック図である。第二の手段
においては、誤差電圧は磁場ではなくて、周波数に対し
て帰還されるので、コンピュータの制御命令は高周波発
信器4aに与えられる。高周波発信器4aはコンピュー
タの指令により発信周波数、出力電圧および位相を変更
できるいわゆるプログラマブル機能を備える発信器であ
る。具体的には、周波数シンセサイザ、ファンクション
・ジェネレイタ、電圧周波数変換器等が使用されうる。
Next, the second means will be described. FIG. 6 is a block diagram showing one embodiment of the present means. In the second means, the error voltage is not a magnetic field but is fed back with respect to the frequency, so that the control command of the computer is given to the high-frequency oscillator 4a. The high-frequency transmitter 4a is a transmitter having a so-called programmable function that can change a transmission frequency, an output voltage, and a phase according to a command from a computer. Specifically, a frequency synthesizer, a function generator, a voltage frequency converter, and the like can be used.

【0054】測定開始時、式(2)で表されていた基準
周波数ωo が磁場BがB’Nに変化したため、ωo ’に
なったとすれば、磁場の変化率kは式(4)としてk=
B’/Bで与えられる。したがって、補償用高周波源4
c(図3)の出力周波数をkωo になるように制御すれ
ば、基準成分の共鳴条件は保持される。同様に測定用高
周波源4dの周波数もk倍に制御する。
[0054] at the start of measurement, the formula for the reference frequency omega o which are represented by (2) the magnetic field B changes to B'n, if became omega o ', the rate of change k of the magnetic field equation (4) As k =
B '/ B. Therefore, the compensation high-frequency source 4
By controlling the output frequency of c (FIG. 3) to be kω o , the resonance condition of the reference component is maintained. Similarly, the frequency of the measuring high-frequency source 4d is controlled to k times.

【0055】測定当初にあたり、基準成分の共鳴周波数
ωo を基準値として記憶しておく。また測定周波数ωi
をも同様に記憶しておく。以後連続的または定時間間隔
で測定される共鳴周波数ωo ’により変化率k=ωo
/ωo を求め、補償用高周波源、測定用高周波源それぞ
れの周波数ωo 、ωi にたいして、kωo 、kωi にな
るよう制御する。これにより、静磁場Bの変動にもかか
わらず、長時間にわたり、安定な測定を行うことができ
る。
[0055] Upon initially measured and stored as a reference value the resonance frequency ω o of the reference component. Also, the measurement frequency ω i
Is stored in the same manner. Resonance frequency omega o is measured in the subsequent continuous or constant time interval 'change rate by k = omega o'
/ Seek omega o, compensating the high-frequency source, measurement of high-frequency sources, respectively frequency omega o, against omega i, kW o, is controlled to be kW i. Thus, stable measurement can be performed for a long time despite the fluctuation of the static magnetic field B.

【0056】さらに第三の手段について説明する。図7
は本手段の一実施例を示すブロック図である。第三の手
段においては、誤差電圧は磁場にも、周波数にも帰還さ
れていないので、コンピュータの制御命令は、直流電源
にも、高周波発信器4aにも与えられていない。また、
高周波発信器は4aは、測定用高周波源4dの他に、補
償用高周波源4cの出力をも送出する(図3参照)。そ
の周波数は、測定対象成分、基準成分それぞれのピーク
の共鳴周波数に等しくしておく。たとえば、窒素の場
合、この周波数は、0.6テスラの磁場で、約345K
Hzとなる。
Next, the third means will be described. FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the present means. In the third means, since the error voltage is not fed back to the magnetic field or the frequency, the control command of the computer is not given to the DC power source or the high-frequency transmitter 4a. Also,
The high-frequency transmitter 4a sends out the output of the compensating high-frequency source 4c in addition to the measurement high-frequency source 4d (see FIG. 3). The frequency is set equal to the resonance frequency of the peak of each of the component to be measured and the reference component. For example, in the case of nitrogen, this frequency is about 345 K at a magnetic field of 0.6 Tesla.
Hz.

【0057】測定用高周波源4c,4dからの出力は、
合成され、高周波送信器4bにおいて、パルス変調、電
力増幅を受け、高真空セル2の送信電極T、T’に印加
される。受信電極R、R’に誘起する補償信号、測定信
号は、各々前置増幅器20内で、狭帯域増幅を経て、合
成され、高周波増幅器21に転送される。両信号は、高
周波増幅器21内に含まれる周波数合成器26で、高安
定度の参照信号との差周波数をもった低周波信号に変換
される。
The outputs from the measuring high-frequency sources 4c and 4d are:
The combined signals are subjected to pulse modulation and power amplification in the high-frequency transmitter 4b and applied to the transmission electrodes T and T 'of the high vacuum cell 2. The compensation signal and the measurement signal induced in the receiving electrodes R and R ′ are combined in the preamplifier 20 through narrow-band amplification, and transferred to the high-frequency amplifier 21. Both signals are converted to a low frequency signal having a frequency difference from the high stability reference signal by a frequency synthesizer 26 included in the high frequency amplifier 21.

【0058】この周波数変換は、通信機器におけるいわ
ゆるヘテロダイン検波と同様の手法で、信号波の増幅情
報を保持したまま、周波数のみを参照信号周波数との差
周波数に変換する。前記参照周波数f0 は通常信号周波
数よりも高く設定される。この周波数関係を図8に示
す。図8における(a)では、基準成分イオン1の共鳴
周波数をfr1、測定成分イオン2の共鳴周波数をfr2
参照信号の周波数をf0 として表示している。
In this frequency conversion, only the frequency is converted to a difference frequency from the reference signal frequency while holding the amplification information of the signal wave by a method similar to the so-called heterodyne detection in communication equipment. The reference frequency f 0 is set higher than the normal signal frequency. FIG. 8 shows this frequency relationship. In FIG. 8A, the resonance frequency of the reference component ion 1 is fr 1 , the resonance frequency of the measurement component ion 2 is fr 2 ,
The frequency of the reference signal is displayed as f 0.

【0059】共鳴角周波数ωc は、第一の手段と同様に
式(2)であるωc =eB/mによって与えられる。
The resonance angular frequency ω c is given by ω c = eB / m in the equation (2) as in the first means.

【0060】すなわち、共鳴周波数は静磁場に比例し、
質量数に反比例する。基準成分Nに対し、測定成分を
たとえばO とすれば、それぞれの共鳴周波数fr1
fr2の関係は、図8における(a)のように表すことが
できる。なお、共鳴周波数fr1はfr2よりも幾分高い値
に選ばれている。周波数合成器26を経て、参照信号の
周波数との差周波数となった信号は、図8における
(a)の下段に示すように、f0 が周波数の基点とな
り、参照周波数f0 と共鳴周波数fr1との差周波数f
a1、参照周波数f0 と共鳴周波数fr2との差周波数fa2
は低周波数となる。ここでは、fa1<fa2であってイオ
ンの質量数の順に表示される。
That is, the resonance frequency is proportional to the static magnetic field,
It is inversely proportional to the mass number. If the measurement component is, for example, O 2 with respect to the reference component N 2 , the respective resonance frequencies fr 1 ,
The relationship of fr 2 can be represented as shown in FIG. Note that the resonance frequency fr 1 is selected to be a value somewhat higher than fr 2 . A signal having a frequency difference from the frequency of the reference signal through the frequency synthesizer 26 has a frequency f 0 as a base point of the frequency, a reference frequency f 0 and a resonance frequency fr, as shown in the lower part of FIG. Difference frequency f from 1
a 1, the difference between the reference frequency f 0 and the resonant frequency fr 2 frequency fa 2
Becomes a low frequency. Here, a fa 1 <fa 2 is displayed in the order of mass number of the ion.

【0061】いま、周囲温度の変化等により、静磁場B
がドリフトし、kBになったとすれば、fr1、fr2はそ
れぞれkfr1、kfr2となる。ここで係数kは、磁石の
温度係数の程度で、k<10-3〜10-4程度には、従来
技術により製作することが可能である。この状態を図8
における(b)に示す。
Now, the static magnetic field B
Drifts to kB, fr 1 and fr 2 become kfr 1 and kfr 2 respectively. Here, the coefficient k is a degree of the temperature coefficient of the magnet, and can be manufactured by a conventional technique when k <10 -3 to 10 -4 . This state is shown in FIG.
(B) in FIG.

【0062】基準信号周波数と測定信号周波とが共にド
リフトし、そのために両周波数の間隔もまた変化してい
る。測定開始にあたり、fr1を測定し、コンピュータに
記憶させておけば、その後の静磁場のドリフト率kは、
その時点での基準成分の共鳴周波数fr1’を測定し、k
=fr1/fr1’{式(5)}により、容易に知ることが
できる。このとき、スペクトルとしてはfa1’にドリフ
トして表示される。
The reference signal frequency and the measurement signal frequency both drift, so that the spacing between the two frequencies also changes. At the start of the measurement, fr 1 is measured and stored in a computer.
The resonance frequency fr 1 ′ of the reference component at that time is measured, and k
= Fr 1 / fr 1 ′ {Equation (5)}. At this time, the spectrum is displayed by drift fa 1 '.

【0063】したがって、スペクトルとして表示される
べき周波数fa1は、式(6)であるfa1={f0 −(f
0 −fa1’)}/kにより、ドリフト補償された共鳴周
波数を得ることができる。同様に、測定成分の共鳴はk
fr2とドリフトしているが、f0 と混合され、その周波
数は、fa2’= f0 −kfr2に変換されている。した
がって、式(7)としてfa2=fo −(fo −fa2’)
・(fo−fa1)/(fo −fa1’)を用い、ドリフト
補償された共鳴周波数が得られる。
Therefore, the frequency fa 1 to be displayed as a spectrum is expressed by the following equation (6): fa 1 = {f 0 − (f
0 −fa 1 ′)} / k makes it possible to obtain a drift-compensated resonance frequency. Similarly, the resonance of the measured component is k
Although fr 2 and are drifted and mixed with f 0, its frequency is converted to fa 2 '= f 0 -kfr 2 . Therefore, as equation (7), fa 2 = f o − (f o −fa 2 ′)
· (F o -fa 1) / with (f o -fa 1 '), a drift compensated resonance frequency is obtained.

【0064】上述したように本実施例によれば、超電導
マグネットに比較し、安定度の劣る永久磁石3をもちい
たフーリェ変換質量分析装置1でも、実用分析に充分な
安定度で、試料気体中の分析対象成分も濃度変化を知る
ことができる。なお、コンピュータ27は転送されたA
D変換後の共鳴信号に対し、フーリェ変換を実行し、基
準成分イオンも共鳴周波数を算出し、記憶装置28に記
憶する。
As described above, according to the present embodiment, even in the Fourier transform mass spectrometer 1 using the permanent magnet 3 which is inferior in stability to the superconducting magnet, the stability in the sample gas is sufficient for practical analysis. The change in the concentration of the analysis target component can also be known. Note that the computer 27 transmits the transferred A
The Fourier transform is performed on the D-converted resonance signal, and the resonance frequency of the reference component ion is calculated and stored in the storage device 28.

【0065】この第三の発明の上記実施例における補償
値の計算手順を図9に示す。本発明は、上述した実施例
に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で、種々
の変形が可能である。たとえば、分析対象成分が複数の
場合は、それぞれに対応する測定用高周波源、狭帯域測
定信号増幅器を加えればよい。これは、プラグイン・ユ
ニット型式等で容易に実施することができる。
FIG. 9 shows a procedure for calculating a compensation value in the above embodiment of the third invention. The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the gist. For example, when there are a plurality of components to be analyzed, a corresponding high-frequency source for measurement and a narrow-band measurement signal amplifier may be added. This can be easily implemented in a plug-in unit type or the like.

【0066】たとえば、また対象成分それぞれに対する
高周波源ユニットをプラグインする代わりに、単一周波
数シンセサイザを備え、イオン励起期間の間に、順次照
射周波数を切り替えてもよい。この場合、各イオンに対
する照射時間は、測定成分数だけ短縮されるが、高周波
出力をそれに対応して増大すれば、同等の照射効率を得
ることができる。
For example, instead of plugging in the high frequency source unit for each target component, a single frequency synthesizer may be provided, and the irradiation frequency may be sequentially switched during the ion excitation period. In this case, the irradiation time for each ion is reduced by the number of measurement components, but if the high-frequency output is correspondingly increased, the same irradiation efficiency can be obtained.

【0067】あるいはまた、市販の任意波形発生装置の
ような装置を利用し、必要とする数の周波数の波形の合
成波形をあらかじめ、記憶装置に格納しておき、適切な
周期でこれを読み出して高周波送信器に伝送することも
できる。また本明細書では、静磁場の手段として主に永
久磁石として説明したが、電磁石を用いても同様の効果
を期待できることは言うまでももない。特に電磁石の場
合は励磁電源が備えられているので、第一の手段におい
て、磁場補償用直流電源12を用いることなく、前記誤
差信号を直接励磁電源に負帰還し、静磁場を安定化する
ことができる。
Alternatively, using a device such as a commercially available arbitrary waveform generator, a composite waveform of waveforms of a required number of frequencies is stored in a storage device in advance, and is read out at an appropriate cycle. It can also be transmitted to a high frequency transmitter. In this specification, the static magnetic field is mainly described as a permanent magnet, but it is needless to say that the same effect can be expected by using an electromagnet. In particular, in the case of an electromagnet, an excitation power supply is provided. Therefore, in the first means, the error signal is directly negatively fed back to the excitation power supply without using the DC power supply 12 for magnetic field compensation to stabilize the static magnetic field. Can be.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上に詳述した本発明の作用により、フ
ーリェ変換質量分析計に使用した永久磁石の磁場変動を
補償し、精密質量数の測定により、整数質量数の等しい
試料成分間の分離測定が可能となる。これにより、次の
効果が得られる。 (1)プロセス分析において、混合気体試料の成分分離
が、事実上、実時間で可能になる。
According to the operation of the present invention described above in detail, the fluctuation of the magnetic field of the permanent magnet used in the Fourier transform mass spectrometer is compensated, and the separation between sample components having the same integral mass number is measured by measuring the precise mass number. Measurement becomes possible. As a result, the following effects can be obtained. (1) In the process analysis, the component separation of the mixed gas sample becomes practically possible in real time.

【0069】これにより、従来、プロセス・ガスクロマ
トグラフに頼り、長時間を必要とした成分分離をリアル
タイムで実行することができる。また、多種の単能測定
器を組合わせて使用していた方法のように、対象成分に
制限を受けることなく、プラントより導入されたどのよ
うな気体成分でも分析対象とすることができる。
As a result, it is possible to perform component separation which requires a long time in real time by relying on a process gas chromatograph. Further, unlike the method using a combination of various types of single-purpose measuring instruments, any gas component introduced from the plant can be analyzed without being limited by the target component.

【0070】本装置によって、多成分のリアルタイム測
定というプロセス分析に本質的な要請に応じるほとんど
唯一の分析法を提供することができる。
The device can provide almost the only analytical method that meets the essential demands of the process analysis of multi-component real-time measurement.

【0071】(2)呼気分析において、従来分離できな
かった窒素と一酸化炭素、亜酸化窒素と二酸化炭素等、
生体の呼・吸気の重要な成分の分離測定がリアルタイム
で実行することができる。特に亜酸化窒素と二酸化炭素
との分離が可能になることは全身吸入麻酔時のモニタと
して、適正換気の判定、空気塞栓、シヨックの診断等を
リアルタイムで行えることになる。
(2) In the breath analysis, nitrogen and carbon monoxide, nitrous oxide and carbon dioxide, etc.
Separate measurements of vital components of breath and inspiration of the living body can be performed in real time. In particular, the ability to separate nitrous oxide and carbon dioxide makes it possible to determine proper ventilation, diagnose air embolism, diagnose shock, etc. in real time as a monitor during general anesthesia by inhalation.

【0072】(3)発生ガス分析においても、従来大型
質量分析装置に依存していたところの、イオンを構成す
る元素分析が、小型装置で、しかも短時間で可能とな
る。 (4)窒素酸化物のように短寿命の成分を発生時点で分
析できる等である。
(3) Also in the analysis of generated gas, element analysis of ions, which has conventionally relied on a large-sized mass spectrometer, can be performed in a short time with a small device. (4) Short-lived components such as nitrogen oxides can be analyzed at the time of generation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明の第1の手段の一実施例装置を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus according to an embodiment of the first means of the present invention.

【図2】図2は同装置の高真空セルを示す説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory view showing a high vacuum cell of the apparatus.

【図3】図3は同装置の高周波源および検出手段のを示
すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a high-frequency source and a detecting means of the apparatus.

【図4】図4は高真空セルの各電極電位の変化を示すタ
イミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart showing changes in electrode potentials of the high vacuum cell.

【図5】図5は本発明の第一の手段の一実施例装置の要
部を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a main part of an apparatus according to an embodiment of the first means of the present invention.

【図6】図6は本発明の第2の手段の一実施例装置の要
部を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a main part of an apparatus according to an embodiment of the second means of the present invention.

【図7】図7は本発明の第3の手段の一実施例装置を示
すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing an apparatus according to an embodiment of the third means of the present invention.

【図8】図8は各イオンの共鳴周波数間の関係と磁場ド
リフトによる周波数変化を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between resonance frequencies of ions and a frequency change due to a magnetic field drift.

【図9】図9は本発明の第三の手段の一実施例における
補償値の計算手順を示すプログラムの流れ図である。
FIG. 9 is a flow chart of a program showing a procedure for calculating a compensation value in an embodiment of the third means of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フーリェ変換質量分析装置 2 高真空セル 3 永久磁石 4 高周波源 7 検出手段 8 演算制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fourier-transform mass spectrometer 2 High vacuum cell 3 Permanent magnet 4 High frequency source 7 Detection means 8 Arithmetic control means

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−91791(JP,A) 特公 昭55−34380(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 49/26 - 49/42 G01N 27/62 Continuation of the front page (56) References JP-A-51-91791 (JP, A) JP-B-55-34380 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 49 / 26-49/42 G01N 27/62

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 静磁場内に置かれた高真空セル内に導入
した試料気体をイオン化し、高真空セルに設けられた照
射電極対に、測定対象である特定成分に基づくイオンの
サイクロトロン共鳴周波数に近い固定周波数の高周波を
印加することにより高周波電場をイオンに印加して、測
定対象である特定成分のイオンにイオンサイクロトロン
共鳴を誘起させ、前記イオンサイクロトロン共鳴を高周
波電気減衰信号として検出し、この高周波電気減衰信号
をデジタル信号に変換し、時間領域信号であるデジタル
高周波電気減衰信号を周波数領域信号に変換するフーリ
ェ変換質量分析装置であって 静磁場としての永久磁石または電磁石と、静磁場の変動
を補償する変動磁場補償コイルおよび直流電源からなる
磁場発生手段と、磁場の長周期変動を特定成分のイオン
・サイクロトロン共鳴周波数の変化として検出し、その
変化分を磁場変動の誤差信号として、前記直流電源に帰
還する帰還手段とを備え、静磁場/照射周波数比を一定
に保持するように磁場を制御することを特徴とするフー
リェ変換質量分析装置。
1. Introduction into a high vacuum cell placed in a static magnetic field
The sample gas is ionized and the illumination provided in the high vacuum cell
To the electrode pairOf ions based on the specific component being measured
A fixed frequency close to the cyclotron resonance frequencyHigh frequency
By applying a high frequency electric field to the ions,
Ion cyclotron for specific component ions to be determined
Induces resonance and increases the frequency of the ion cyclotron resonance.
Detected as a high-frequency electrical attenuation signal
Is converted to a digital signal, and the time domain signal digital
Fourier to convert high frequency electrical attenuation signal to frequency domain signal
Conversion mass spectrometerAnd,  Permanent magnet or electromagnet as static magnetic field and static magnetic field fluctuation
A variable magnetic field compensating coil for compensating forDC power supplyConsists of
Magnetic field generating means and ions of a specific component
・ Detection as a change in cyclotron resonance frequency
The variation is used as an error signal of the magnetic field fluctuation,DC power supplyReturn to
Return means to return the static magnetic field / irradiation frequency ratio constant
Characterized by controlling the magnetic field to maintain
Lie transform mass spectrometer.
【請求項2】 静磁場内に置かれた高真空セル内に導入
した試料気体をイオン化し、高安定高周波源から高真空
セルに設けられた照射電極対に、測定対象である特定成
分に基づくイオンのサイクロトロン共鳴周波数に近い固
定周波数の高周波を印加することにより高周波電場をイ
オンに印加して、測定対象である特定成分のイオンにイ
オンサイクロトロン共鳴を誘起させ、前記イオンサイク
ロトロン共鳴を高周波電気減衰信号として検出し、この
高周波電気減衰信号をデジタル信号に変換し、時間領域
信号であるデジタル高周波電気減衰信号を周波数領域信
号に変換するフーリェ変換質量分析装置であって、 静磁場としての永久磁石または電磁石と、磁場の長周期
変動を特定成分のイオン・サイクロトロン共鳴周波数の
変化として検出し、その変化分を磁場変動の誤差信号と
して、前記高安定高周波源に帰還する帰還手段を備え、
静磁場/照射周波数比を一定に保持するように照射周波
数を制御することを特徴とするフーリェ変換質量分析装
置。
2. A sample gas introduced into a high-vacuum cell placed in a static magnetic field is ionized, and a specific electrode to be measured is applied from a highly stable high-frequency source to an irradiation electrode pair provided in the high-vacuum cell.
Of the ion close to the cyclotron resonance frequency
A high frequency electric field is applied to the ions by applying a high frequency of a constant frequency to induce ion cyclotron resonance in ions of a specific component to be measured, and the ion cyclotron resonance is detected as a high frequency electric decay signal. the attenuated signal is converted into a digital signal, a Fourier transform mass spectrometer to be converted to a frequency domain signal digital RF electrical damping signal which is a time domain signal, and the permanent magnets or electromagnets as a static magnetic field, the long period of the magnetic field variation Is detected as a change in the ion cyclotron resonance frequency of the specific component, and the change is provided as an error signal of the magnetic field fluctuation, and feedback means is provided for feeding back to the high-stable high-frequency source .
An Fourier-transform mass spectrometer, wherein an irradiation frequency is controlled so as to keep a static magnetic field / irradiation frequency ratio constant.
【請求項3】 静磁場内に置かれた高真空セル内に導入
した試料気体をイオン化し、高真空セルに設けられた照
射電極対に、測定対象である特定成分に基づくイオンの
サイクロトロン共鳴周波数に近い固定周波数の高周波を
印加することにより高周波電場をイオンに印加して、測
定対象である特定成分のイオンにイオンサイクロトロン
共鳴を誘起させ、前記イオンサイクロトロン共鳴を高周
波電気減衰信号として検出し、この高周波電気減衰信号
をデジタル信号に変換し、時間領域信号であるデジタル
高周波電気減衰信号を周波数領域信号に変換するフーリ
ェ変換質量分析装置であって、静磁場としての永久磁石
または電磁石と、磁場の長周期変動を特定成分のイオン
・サイクロトロン共鳴周波数の変化として検出し、その
変化分より算出された校正係数を用いて、測定された共
鳴周波数を校正して出力する校正手段とを備えることを
特徴とするフーリェ変換質量分析装置。
3. A sample gas introduced into a high vacuum cell placed in a static magnetic field is ionized, and an ion electrode based on a specific component to be measured is applied to an irradiation electrode pair provided in the high vacuum cell .
By applying a high-frequency electric field having a fixed frequency close to the cyclotron resonance frequency, a high-frequency electric field is applied to the ions to induce ion cyclotron resonance in ions of a specific component to be measured, and the ion cyclotron resonance is detected as a high-frequency electric attenuation signal. and converts the high-frequency electric attenuated signal to a digital signal, a Fourier transform mass spectrometer to be converted to a frequency domain signal digital RF electrical damping signal which is a time domain signal, and the permanent magnets or electromagnets as a static magnetic field, Calibration means for detecting a long-period variation of the magnetic field as a change in the ion cyclotron resonance frequency of a specific component, and calibrating and outputting the measured resonance frequency using a calibration coefficient calculated from the change. A Fourier transform mass spectrometer characterized by the above-mentioned.
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