JP3395458B2 - Ms/ms型四重極質量分析装置 - Google Patents

Ms/ms型四重極質量分析装置

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JP3395458B2 JP15691195A JP15691195A JP3395458B2 JP 3395458 B2 JP3395458 B2 JP 3395458B2 JP 15691195 A JP15691195 A JP 15691195A JP 15691195 A JP15691195 A JP 15691195A JP 3395458 B2 JP3395458 B2 JP 3395458B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、MS/MS型四重極質
量分析装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来のMS/MS型四重極質量分析装置
は、図3に示すように、4本のロッド電極から成る四重
極を3組、イオン源31と検出器33との間に同軸に配
置したものである。これら全体は高真空室の中に配置さ
れ、中央の四重極Q2の周囲には、イオン通過箇所での
み開口を有するケース32が設けられ、内部に開裂ガス
が導入される。イオン源31に近い方の四重極Q1では
各種イオンを含む入射イオンから目的の親イオンが選択
され、中間の四重極Q2ではその親イオンが開裂ガスと
の衝突により娘イオンに開裂され、検出器33に近い方
の四重極Q3では質量走査により各娘イオンの同定が行
なわれる。なお、5組の四重極Q1〜Q5を同軸に配置
し、開裂を2回行なうMS/MS/MSや、それ以上の
回数の開裂を行なうMSn等も考えられているが、本出
願において使用する「MS/MS」は、これらも含めた
ものを指す。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】目的イオンであって
も、四重極を通過することができるのは中心軸近傍のご
く限られた領域に入射するイオンのみである。従って、
MS/MS型四重極質量分析装置において各四重極が正
しく同軸に配置されないと、感度が大幅に低下してしま
う。 【0004】従来のMS/MS型四重極質量分析装置で
は、製造時に複数の四重極を正しく同軸に配置し、ま
た、使用時にそれが狂わないようにするため、図4
(a)のようにセラミックホルダ41で固定された各四
重極Q1〜Q3を1枚の堅固な定盤42の上に載置した
り、図4(b)に示すように1本の円筒状のパイプ43
の中に挿入して固定する等の方法をとっていた。しか
し、1枚の定盤42上に固定する方法では、最初に(す
なわち、製造時に)複数組の四重極Q1〜Q3を正しく同
軸に配置することが困難である。また、使用時において
も、不均一な熱の発生により、当初の正しい配置がズレ
る可能性もあった。パイプ43に挿入する方法では、パ
イプ43の全長が長いものとなるため、後述するように
重い四重極を入れると僅かではあっても撓み(たわみ)
が生じ、感度が低下するという問題がある。 【0005】また、従来の四重極は、各ロッドがバルク
の金属棒から成るものであったため、特にMS/MSの
ように四重極の数が多くなると全体として非常に重量の
大きいものとなっていた。このため、製造、使用時とも
取り扱いに不便であるとともに、上記の撓みによる感度
低下という分析器としての本質的な問題も生じる。 【0006】更に、四重極の各ロッドの中心軸側の曲面
は、理論的には双曲線面(双曲線が、それが属する平面
に垂直な方向に平行移動することにより形成される面)
であるべきであるが、金属棒をこのような特殊な形状に
加工することは難しく、また、4本のロッド全てについ
て、その頂点が正しく四重極の中心軸に向くように配置
することも困難である。このため、従来は単純な円筒形
状で代替することが多く、感度が犠牲になっていた。 【0007】本発明はこれらの課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、組み立て
が容易であるとともに、高感度特性が常に保証されるM
S/MS型四重極質量分析装置を提供することにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係るMS/MS型四重極質量分析装
置は、以下の各要素を備えることを特徴とするものであ
る。 a)基体:絶縁体から成る筒状の部材である。その中心軸
に垂直な面で切断した場合に形成される内面の切断線に
は、4本の、中心軸側に向かって凸な曲線が含まれる。
そして、これら4本の曲線は、上記中心軸に関して軸対
称の位置にある。従って、基体の内面には、これら4本
の曲線が中心軸方向に平行移動することにより形成され
る4枚の中心軸側に凸な曲面(以下、これを電場形成面
と呼ぶ)が存在することになる。 b)4面の薄膜電極:それぞれ、基体の内表面に形成され
る薄膜電極である。これらはそれぞれ、少なくとも、上
記曲線の最も中心軸に近い点の集合である稜線(=上記
曲線の最も中心軸に近い点が中心軸に平行に移動するこ
とにより形成される稜線=電場形成面の中心軸側の稜
線)の近傍を覆うように形成される。そして、これら4
面は稜線以外の部分では互いに分離している。 c)少なくとも2枚の隔壁:これらは、基体の中間部の少
なくとも2箇所において、上記中心軸に垂直に、基体の
内面を切断するように挿入される。各隔壁の中心にはイ
オン通過孔が設けられている。 【0009】 【作用】4面の薄膜電極により、基体の内面には4個の
独立した電極(以下、これを内面電極と呼ぶ)が形成さ
れるが、上記少なくとも2枚の隔壁により、4面の内面
電極の各々は長手方向に3個以上に分断される。電場形
成面の形状を従来のMS/MS四重極質量分析装置のロ
ッドの中心軸側の面と同じ形状(双曲線面又は円筒面)
としておくことにより、これらの内面電極は電気的に従
来の四重極ロッドと全く同じ作用を行なう。 【0010】2枚の隔壁を基体の2箇所に挿入した場
合、基体の内面は長手方向に3箇所に完全に分断され、
中間の部分は開裂室として使用することができる。 【0011】以上により、本発明に係るMS/MS型四
重極質量分析装置は従来のMS/MS型四重極質量分析
装置と全く同じ機能を果たすことができる。 【0012】 【発明の効果】本発明に係るMS/MS型四重極質量分
析装置は、基体を石英、ガラス、セラミック等により作
製することができ、その電場形成面を自由な形状とする
ことができる。従って、従来のMS/MS型四重極質量
分析装置のように加工の困難さにより妥協することな
く、低コストで理想面形状である双曲線面を形成するこ
とができる。また、Q1、Q2及びQ3の3段の四重極は
1本の基体により当初から一体に形成されているため、
従来の分離型のように組立時や使用時にズレが生じるこ
とがない。これらにより、本発明に係るMS/MS型四
重極質量分析装置では常に高感度な分析を行なうことが
できる。 【0013】次に、電極は基体内面の薄膜によって形成
されるため、従来のようなバルクの金属製ロッドを使用
することなく、従来と比べて非常に軽量なものとするこ
とができる。これにより、製造時、使用時とも取り扱い
が容易になるとともに、自重による撓み等の感度阻害要
因も排除される。 【0014】 【実施例】本発明の一実施例であるMS/MS型四重極
質量分析装置を図1及び図2により説明する。本実施例
のMS/MS型四重極質量分析装置の中心である3組の
四重極は、図1に示すように、断面形状が、4本の光芒
を有する星形となっている筒状の基体11により構成さ
れている。基体11の内面には、その中心軸に関して軸
対称に4枚の内側に凸な双曲線面が形成され、各双曲線
面の表面には薄膜電極12a〜12dが被覆されてい
る。これらの薄膜電極12a〜12dは、基体11内面
の外側に凸な部分である溝13a〜13dにおいて分離
されており、これにより4枚の薄膜電極12a〜12d
は電気的に互いに独立となっている。 【0015】このような基体11は、例えばガラスの真
空成形法により製造することができる。また、ガラス以
外にも、石英、セラミックス、硬質プラスチック等を用
いることもできる。薄膜電極12a〜12dは周知のC
VD、PVD、無電解メッキ等の方法で形成することが
でき、そのとき、溝13a〜13dの部分については、
薄膜電極形成工程の前にマスキングを施しておくことに
より、各薄膜電極12a〜12dの分離が行なわれる。
なお、基体11の略中央部(後述の両スリット14a、
14bの間であればどこでもよい)のいずれか1本の溝
の部分(図1では溝13a)には、ガス導入口17を設
けておく。 【0016】基体11の一方の側面であって基体11を
ほぼ3等分に分割する2箇所の位置には、隔壁15a、
15bを挿入するためのスリット14a、14bを設け
る。このスリット14a、14bは基体11の内面を、
そのほぼ全周囲において切断するような大きさに形成さ
れている。従って、図2(a)に示すように、両スリッ
ト14a、14b内に、できる限り中央寄りとなるよう
に絶縁体の隔壁15a、15bを挿入することにより、
中央には周囲を基体11と両隔壁15a、15bで囲わ
れた空間が形成される。また、この絶縁体の隔壁15
a、15bにより基体11の内面の電場形成面は全て切
断されるため、4枚の薄膜電極12a〜12dの各々
も、隔壁15a、15bにより2箇所で切断され、長手
方向に分離された3枚の薄膜電極となる。そして、この
ように分離された各薄膜電極へは、基体11の両端又は
スリット14a、14bを通過するように形成した薄膜
導通路を通じて外部から電圧を印加することができるよ
うにしておく。これにより、基体11の内面に第1段四
重極Q1、第2段四重極Q2及び第3段四重極Q3が構成
されたことになる。 【0017】隔壁15a、15bの略中央には金属板を
埋設し、その中心にイオン通過孔を設けておく。これ
は、イオンの衝突によるチャージアップを防止するとと
もに、イオン収束用の電圧を印加するためである。この
イオン通過孔を有する金属板は、隔壁15a、15bの
内部に埋設した(或いは、隔壁15a、15bの外側の
面=薄膜電極12a〜12dと接触しない側の面に設け
た)導線を通じて外部に導通させておく。なお、隔壁1
5a、15b及びイオン通過孔を全て絶縁物で形成し、
通過孔の周辺にのみ金属薄膜を被覆して、この被覆部分
を同様に外部に導通するようにしておいてもよい。 【0018】このように構成された基体11を図2
(a)に示すように両側からホルダ23a、23bで挟
み、その前後に従来の装置と同様のイオン源21、イオ
ンレンズ22、デフレクタ24、イオン検出器25等を
設けることにより、本実施例のMS/MS型四重極質量
分析装置が完成する。 【0019】このMS/MS型四重極質量分析装置を使
用するときは、従来の装置と全く同様に第1〜3段の四
重極Q1〜Q3を構成する各薄膜電極12a〜12dにR
F/DC電圧を印加、走査することにより、従来の装置
と全く同様に質量分析を行なうことができる。 【0020】本実施例に係るMS/MS四重極質量分析
装置では、電極形状を容易に且つ低コストで理想的な双
曲線面とすることができるため、低コストながら高感度
の分析装置を実現することができる。また、第1〜3段
の四重極Q1〜Q3の位置ズレが製造時・使用時ともほと
んど生じないため、理想的な電極配置(アライメント)
が保証され、常時、高感度で分析を行なうことができ
る。 【0021】なお、上記実施例では内面を双曲線面とし
たが、もちろん、これは円筒面としてもよい。また、隔
壁の数を4枚として、MS/MS/MS四重極質量分析
装置とすることもできるし、それ以上の隔壁を挿入して
MSn四重極質量分析装置を構成することも同様に可能
である。上記の理由により、本発明に係るMS/MS四
重極質量分析装置は、このように四重極の数が増えるほ
ど、従来の装置に比べて感度や取り扱いの点で有利にな
る。 【0022】また、第1及び第2段目の四重極Q1、Q2
の前又は後ろの部分の薄膜電極12a〜12dを周方向
の線で分離することにより、それらの四重極に付設され
るプリ又はポストロッドと同等の機能をも実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】 本発明の一実施例であるMS/MS四重極質
量分析装置で用いられる基体の斜視図。 【図2】 実施例のMS/MS四重極質量分析装置の側
面図(a)及びそのb−b線断面図(b)。 【図3】 MS/MS四重極質量分析装置の作動原理を
示すための説明図。 【図4】 従来のMS/MS四重極質量分析装置におい
て、3組の四重極の配置を揃えるための方法を示す説明
図。 【符号の説明】 11…基体 12a〜12d…薄膜電極 13a〜13d…溝 14a、14b…スリット 15a、15b…隔壁 17…ガス導入口 21…イオン源 22…イオンレンズ 23a、23b…ホルダ 24…デフレクタ 25…イオン検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−152846(JP,A) 特開 平2−220344(JP,A) 特開 平5−205695(JP,A) 特開 平6−260135(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 49/42 G01N 27/62

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 a)絶縁体から成る筒状の部材であって、
    その中心軸に垂直な面で切断した場合の内面の切断線
    に、該中心軸に関して軸対称である4本の、中心軸側に
    向かって凸な曲線が含まれる、基体と、 b)基体の内面の、少なくとも、上記曲線の最も中心軸に
    近い点の集合である稜線の近傍に形成され、稜線以外の
    部分で互いに分離している4面の薄膜電極と、 c)基体の中間部の少なくとも2箇所において上記中心軸
    に垂直に、基体の内面を切断するように挿入され、中心
    にイオン通過孔が設けられた隔壁と、 を備えることを特徴とするMS/MS型四重極質量分析
    装置。
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