JP3505071B2 - Atmospheric pressure ionization mass spectrometer and method thereof - Google Patents

Atmospheric pressure ionization mass spectrometer and method thereof

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JP3505071B2
JP3505071B2 JP34236297A JP34236297A JP3505071B2 JP 3505071 B2 JP3505071 B2 JP 3505071B2 JP 34236297 A JP34236297 A JP 34236297A JP 34236297 A JP34236297 A JP 34236297A JP 3505071 B2 JP3505071 B2 JP 3505071B2
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和男 中野
貞男 松岡
武 但馬
啓二 蓮見
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日立東京エレクトロニクス株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、大気圧イオン化質
量分析計に係り、特に微量有機物を高感度に検出・定量
するのに好適なイオン源構造を有する大気圧イオン化質
量分析計に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来の装置としては、例えば、特開平6
−310091号公報記載の大気圧イオン化質量分析計
がある。上記公報記載の従来の大気圧イオン化質量分析
計を図3を参照して説明する。図3は、従来の大気圧イ
オン化質量分析計の構成図である。大気圧イオン化質量
分析計はイオン源35と質量分析部24(本明細書にお
いては、分析計本体という)を含み、前記イオン源35
は、イオン発生部5と、第1ボディ6と、第2ボディ7
と、第1絶縁体8と、第1電極部9とより構成される試
料導入部と、前記第1電極部9と第2絶縁体11と第1
電極部12とで囲まれた領域で形成する混合部10とか
らなり、質量分析部24は、筐体36内の真空領域に細
孔19と質量分析手段(図示せず)とから構成されてい
る。 【0003】前記イオン発生部5では、第1のガス導入
口15より導入されたイオン発生用第1のガス1(1次
イオン発生用ガスという)が針電極部14の放電により
生成したイオン(以下、1次イオンという)を、混合部
10で試料ガス導入口15より試料ガス2と混合し、イ
オン分子反応によって試料ガス2に含まれる目的物質を
イオン化するものである。 【0004】前記混合部10で生成したイオンを、第1
電極部9と第2電極部12で形成した電界の作用により
細孔19に導入する。当該細孔19を通過して質量分析
部24に導入されたイオンは、当該質量分析部24にお
いて質量分離されて検出される。この大気圧イオン化質
量分析計では、上記の如く、イオン源と試料ガス導入部
とを別個にし、かつイオンを効率よく細孔に輸送するこ
とにより、シラン系ガス等のイオン源を汚染しやすいガ
スに関しても、長時間安定に、且つ高感度に微量不純物
の分析が可能になっている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の大気圧イオ
ン化質量分析計によれば、試料ガス2は、ガス導入口1
8aから第2ボディ7、第1絶縁体8、第1電極部9の
各々の内部に設けたガス導入路18を通り、混合部10
に導入される構造である。したがって、前記各部7、
8、9の結合部には、試料ガス2をガス導入路18から
漏洩することを防止するため、シールする構造が二ヶ所
必要となつてくる。一方、イオン発生部5の内側と外側
も分離する必要があるため、第2ボディ7と第1絶縁体
8および第1絶縁体8と第1電極部9の間では、試料ガ
ス2のシールとイオン発生部5のシールのため一ヶ所必
要となる。 【0006】前記併せて計三ヶ所のシール部を、同時に
金属材料でシールすることは、該三ヶ所の金属材料製シ
ール材のいわゆる「潰ししろ」を、同時に且つ均一に潰
す必要がある。しかし、上記同時に、且つ均一にするこ
とは、実現が困難であるため、従来技術では、一方の試
料ガス2のシールとイオン発生部5のシールを無機材料
製のメタルガスケット26を使用し、他方の試料ガス2
のシールとイオン発生部5に対するシールの二ケ所には
有機材料製のOリング25を使用していた。 【0007】シラン系ガス等のイオン源を汚染しやすい
ガスの分析を目的とした場合には、上記構成の大気圧分
析計で安定した動作が得られるが、微量の有機物分析を
目的とした場合には、前記有機材料製のOリング25よ
り発生する微量の有機物が分析対象物のバックグランド
値を高め、その結果、分析目的物質である微量有機物の
検出を困難にするという問題点が発生していた。本発明
は、かかる従来技術の上記問題点に対しなされたもので
あり、イオン源等を含む分析計本体内の接ガス部分に、
金属、セラミック等の無機性材料を使用し、有機物を発
生する材料を完全に排除する構造とし、これにより、イ
オン源等からの有機物汚染を完全に抑え、微量の有機物
分析を可能にした大気圧イオン化質量分析計およびその
方法を提供することをその目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明に係る大気圧イオン化質量分析計の構成は、
質量分析部とイオン源を含む大気圧イオン化質量分析計
において、前記質量分析部は、筐体内の真空に排気され
た領域に細孔と質量分析手段を有し、前記イオン源は、
開口を有し、且つ該イオン源に絶縁体を介して取り付け
られている電極部で二室に仕切られ、第1室は第1ガス
の導入口と該第1ガスのイオンを生成させるイオン化手
段を有し、第2室は分析対象物質を含む第2ガスの導入
口を有し、前記分析計本体内の接ガス部を無機性材と
し、前記第2室で前記開口から供給される前記第1ガス
のイオンと前記導入口からの第2ガスを混合して2次イ
オン化を行わせ、前記電極部の電界で前記2次イオンを
前記細孔から前記質量分析部に移動し、前記質量分析手
段でイオンを検出することを特徴とするものである。 【0009】前項記載の大気圧イオン化質量分析計にお
いて、前記電極部を無機性材とすると共に、前記筐体に
前記第2ガスの導入口と、前記電極部に前記第2室への
第2ガスの導入口を設け、前記筐体の導入口から前記電
極部の導入口へ、無機性材絶縁配管と該配管に連続する
無機性配管を配設したことを特徴とするものである。前
項記載の大気圧イオン化質量分析計において、前記電極
部を取り付ける絶縁体を無機性材とし、前記電極部の前
記第2室への第2ガスの導入口の代わりに、前記絶縁体
に前記第2ガスの導入口を配設し、前記筐体の導入口か
ら該絶縁体の導入口へ、前記無機性配管を配設したこと
を特徴とするものである。前項記載の大気圧イオン化質
量分析計において、前記筐体の導入口から前記無機性絶
縁配管の間に、金属製ベローズ形状のフレキシブル配管
を配設したことを特徴とするものである。 【0010】本発明に係る大気圧イオン化質量分析方法
の構成は、第1ガスを導入しイオン源の第1室でイオン
に生成させ、次いで、第2室に前記生成させたイオンを
前記第1室から供給すると共に、微量の分析対象物質を
含む第2ガスを導入し、次いで、前記第2室で前記第1
ガスのイオンと前記第2ガスを混合し2次イオン化を行
わせ、次いで、前記生成した2次イオンを電極部による
電界で質量分析部に移動させ、次いで、前記2次イオン
を分離させて検出する大気圧イオン化質量分析方法であ
つて、分析計本体内の無機性材の接ガス部を通して前記
第1ガスおよび分析対象物質を含む第2ガスを導入し、
微量の有機物分析をすることを特徴とするものである。 【0011】前項記載の大気圧イオン化質量分析方法に
おいて、前記無機性材の電極部に設けた導入口へ、無機
性絶縁配管とこれに接続された無機性配管を介して外部
から前記第2ガスを導入することを特徴とするものであ
る。前項記載の大気圧イオン化質量分析計において、前
記無機性材の電極部に設けた導入口の代わりに、前記電
極部をイオン源に取り付ける無機性材の絶縁体の導入口
から前記無機性配管を介して外部から前記第2ガスを導
入することを特徴とするものである。前項記載の大気圧
イオン化質量分析方法において、前記分析計本体に設け
た外部からの第2ガスの導入口に金属製ベローズ形状の
フレキシブル配管を接続し、該配管を介して前記第2ガ
スを導入することを特徴とするものである。 【0012】上記構成の本発明を機能的に説明する。本
発明に係る大気圧イオン化質量分析計は、イオン源と質
量分析部(分析計本体という)を含み、イオン源は、イ
オン発生部と試料導入部と混合部と質量分析部とを備
え、イオン発生部は一次イオン生成用ガスの導入口とイ
オン化手段を有して一次イオンを発生させる領域であ
り、試料導入部は試料ガスを導入する領域であり、混合
部は、試料ガスとイオン発生部から供給される一次イオ
ンとが混合されてイオン−分子反応で試料ガス中の目的
物質のイオンを生成する領域であり、質量分析部は、匡
体内が高真空に保たれており、混合部から高真空部に細
孔を通って導入されてくるイオンを質量分離し検出する
部分である。 【0013】また、上記構成において、試料導入部とし
てイオン源を二室に仕切るための電極部に試料導入口と
試料排出口を設け、電界形成と試料の導入と排出の役割
を兼用させ、かつ前記電極部の試料導入口にセラミック
を材料とした無機性絶縁配管を介し、直接、微量の分析
目的物質を含む試料を供給する配管を接続した構造とす
ることで、イオン源等からの有機物汚染を完全に除き、
微量の有機物分析を可能にしたものである。 【0014】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る大気圧イオン
化質量分析計の実施形態を図1、2を参照して説明す
る。図1は、本発明の一実施形態に係る大気圧イオン化
質量分析計の構成図、図2は、本発明の他の一実施形態
に係る大気圧イオン化質量分析計の構成図である。な
お、図1、2において、図3と同一記号は、同一機能、
同一構成の相等品であるので、再度の説明は、煩瑣とな
るので省略する。 【0015】〔実施形態 1〕図1に示すように、本実
施形態の大気圧イオン化質量分析計は、イオン発生部5
と、試料導入部40と、混合部10とからなるイオン源
部35と、質量分析部24とから構成されている。前記
イオン発生部5は、第1ボディ6と第2ボディ7と第1
絶縁体8と第1電極部9で囲まれた領域で、その内部に
針電極部14と円筒状のガラス管21が配置されてお
り、ガス導入口15より導入した1次イオン発生用ガス
1をイオン化し、1次イオンを生成させるものである。 【0016】前記第1ボディ6には、電源13が接続さ
れた針電極部14とガス導入口15とが設けられてい
る。前記混合部10は、前記第1電極部9と第2電極部
12と前記両部材間に挾設されている第2絶縁体11と
で囲まれた領域で形成されている。前記第2ボディ7に
は1次イオン発生用ガスの排出口17が設置されてお
り、前記第1絶縁体8は、前記第1電極部9を挾持し、
前記第2ボディ7と前記第1電極部9とを絶縁するもの
である。前記第1電極部9には電源22が接続されて電
界が形成されると共に、当該第1電極部9内には貫通孔
9c、9dが設けられ、前記試料ガス2の試料導入およ
び不必要な排出ガスの排出の役割を兼用させている。 【0017】前記試料導入部40は、筐体36に設けた
ガス導入口18とセラミックを材料とした絶縁配管A2
8を介して無機材の配管B27を前記第1電極部9の試
料ガス2のガス導入口9aと接続するようにする。ま
た、筐体36に設けたガス排出口20と絶縁配管B29
を介して配管B30を前記第1電極部9のガス排出口9
bと接続するようにする。このようにガス導入口18か
ら試料ガス2を直接、ガス排出口20から排出ガス4を
直接導入または排出するようにした構造としたものであ
る。 【0018】前記針電極部14は、電源13と接続され
ており、高電圧が印加されることによりコロナ放電によ
る1次イオン発生用ガス1のイオン化が行われる。前記
ガラス管21は、針電極部14の周りに円筒状に配置さ
れ、異常放電の防止と1次イオン発生用ガス1が、開口
部16に流れるようになつている。 【0019】前記混合部10は、第1電極部9と第2絶
縁体11および第2電極部12に囲まれた領域であり、
イオン発生部5で生成された1次イオンと試料導入部4
0から導入された試料ガス2を混合し、試料ガス2中の
分析目的物質をイオン−分子反応によってイオン化す
る。前記第2絶縁体11は、第1電極部9と第2電極部
12間の絶縁をするものである。 【0020】前記第2電極部12は、その中心に細孔1
9が設けられ、電源23が接続されている。そして、当
該第2電極部12は、第1電極部9との電位差によって
イオンを細孔19を通過させ、筐体36に囲まれている
高真空の質量分析部24に導入する。 【0021】次に、本実施形態である大気圧イオン化質
量分析計の動作について説明する。1次イオン発生用ガ
ス1は、ガス導入口15を通り、イオン発生部5に導入
され、針電極部14の先端で発生するコロナ放電によっ
てイオン化され、1次イオンを生成する。 【0022】イオン発生部5に導入された1次イオン発
生用ガス1の一部は、第1電極部9に設けられた開口部
16を通り、混合部10に流入するようになっている。
該ガス1の一部の流れと共に、イオン発生部5で生成さ
れた1次イオンは、混合部10に導入される。1次イオ
ン発生用ガス1の残部は、ガス排出口17から排出ガス
3として排出される。 【0023】前記ガス導入口18から導入された試料ガ
ス2は、絶縁配管A28により第2ボデイ7と第1電極
部9とを絶縁する配管A27を通り、混合部10で1次
イオンと混合し、試料ガス2中の分析目的物質をイオン
化する。生成したイオンは、第1電極部9と第2電極部
12の間の電位差によって、第2電極部12の細孔19
を通って質量分析部24に導入され検出される。 【0024】このように、本実施形態によれば、第1電
極部9とセラミックを材料とした絶縁配管28、29を
介して絶縁され、且つ直接微量の分析目的物質を含む試
料を供給する配管27と、排出する配管30を接続した
ことで、イオン源等からの有機物汚染を完全に抑え、微
量の有機物分析を可能にしたものである。 【0025】〔実施形態 2〕次ぎに。本発明に係る大
気圧イオン化質量分析計の他の実施形態を説明する。図
2に示すように、本実施形態の大気圧イオン化質量分析
計は、イオン発生部5と、試料導入部40と、試料排出
部50と、混合部10と、質量分析部24より構成され
ている。前記試料導入部40は、第1電極部9と、前記
第1電極部9に接続される配管A27と、前記配管A2
7と接続される絶縁配管A28と、前記絶縁配管A28
と接続されるフレキシブル配管31とから構成され、前
記フレキシブル配管31が第2ボデイ7に設けられたガ
ス導入口18と接続され、前記ガス導入口18から試料
ガス2が導入される。 【0026】前記試料排出部50は、第1電極部9と、
前記第1電極部9に接続される配管B30と、前記配管
B30と接続される絶縁配管B29と、前記絶縁配管B
29と接続されるフレキシブル配管32とから構成さ
れ、前記フレキシブル配管32が第2ボデイ7に設けら
れたガス排出口20と接続され、前記ガス排出口20か
ら試料ガス2が排出される。前記フレキシブル配管3
1、32が、試料ガス2のガス導入口18と絶縁配管A
28の間、ガス排出口20と絶縁配管B29の間にそれ
ぞれ挿入するようになっているが、これは、第1電極部
9の取付の自由度を向上させるものである。 【0027】次に、本実施形態の大気圧イオン化質量分
析計の動作について説明する。前記ガス導入口18から
導入された試料ガス2は、ガス導入口18よりフレキシ
ブル配管31を通り、絶縁配管A28により第1電極部
9と絶縁された無機材配管A27を通り、前記第1電極
部9から混合部10に導かれ、該混合部10で1次イオ
ンと混合し、試料ガス2中の分析目的物質をイオン化す
る。前記生成したイオンは、第1電極部9と第2電極部
12の間の電位差によって、第2電極部12の細孔19
を通って質量分析部24に導入され検出される。 【0028】このように構成された大気圧イオン化質量
分析計は、まずイオン発生部(5)に1次イオン発生用
のガス(1)が導入される。次ぎに、そのガス(1)
は、イオン化手段である針電極部(14)からのコロナ
放電などのイオン化手段によってイオン化され、1次イ
オンが生成する。さらに、この1次イオンは、混合部
(10)に導入され、試料導入部から導入された試料ガ
ス(2)と混合し、イオン−分子反応によって試料ガス
(2)中の分析目的物質がイオン化される。次ぎに、生
成したイオンは、細孔(19)を通って質量分析部(2
4)に導入され、質量分離されて検出される。試料導入
部の接ガス部は、有機物を発生する材料を使用していな
いので、微量の有機物分析をすることができる。 【0029】このように、〔実施形態 1〕、〔実施形
態 2〕共に、有機物を発生させる材料を接ガス部から
排除し、有機性Oリング(図3の25を参照)を利用し
ない構造となっている。ここで、有機性Oリングとは具
体的にいうと、ニトリルゴム等の一般ゴムやバイトン、
カルレイツ等の商品名で表されるゴムを含み、形状もO
だけでなくV、U等も含まれることはいうまでもない。 【0030】本発明は、前記〔実施形態 1〕、〔実施
形態 2〕に限定されるものではなく、多くの変形例が
考えられる。例えば、図2の配管27を絶縁体11に設
けた小孔に接続し、該小孔から試料ガス2を噴出させ
る。前記絶縁体11への小孔の加工は、容易であり、試
料ガス2の噴出口を電極9に設ける場合と異なり、電圧
が前記配管27に印加されないので絶縁配管28A、2
8Bが不要となる。本発明のような構成で、有機物のバ
ックグランドを3桁も下げることができ、微量有機物を
高精度に分析することができる。 【0031】 【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明の構
成によれば、分析計本体内の接ガス部分を全て無機材料
を用いた構造としたことにより、該分析計本体内からの
有機物汚染を完全に抑え、有機物のバックグランドを下
げ、微量の有機物分析が可能な大気圧イオン化質量分析
計およびその方法を提供することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an atmospheric pressure ionization mass spectrometer, and particularly to an ion source structure suitable for detecting and quantifying trace organic substances with high sensitivity. The present invention relates to an atmospheric pressure ionization mass spectrometer. 2. Description of the Related Art A conventional device is disclosed in, for example,
There is an atmospheric pressure ionization mass spectrometer described in US Pat. The conventional atmospheric pressure ionization mass spectrometer described in the above publication will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional atmospheric pressure ionization mass spectrometer. The atmospheric pressure ionization mass spectrometer includes an ion source 35 and a mass spectrometer 24 (referred to as an analyzer main body in this specification).
Are the ion generator 5, the first body 6, and the second body 7
A sample introduction unit including: a first insulator 8; a first electrode unit 9; a first electrode unit 9; a second insulator 11;
The mass analysis unit 24 includes a pore 19 and a mass analysis unit (not shown) in a vacuum region in the housing 36. The mixing unit 10 is formed in a region surrounded by the electrode unit 12. I have. In the ion generator 5, a first gas 1 for generating ions (referred to as a primary ion generating gas) introduced from a first gas inlet 15 is formed by discharging ions (e.g., primary ions) from the needle electrode section 14. (Hereinafter, referred to as primary ions) is mixed with the sample gas 2 from the sample gas inlet 15 in the mixing section 10, and the target substance contained in the sample gas 2 is ionized by an ion molecule reaction. The ions generated in the mixing section 10 are
It is introduced into the pores 19 by the action of the electric field formed by the electrode part 9 and the second electrode part 12. The ions that have passed through the pores 19 and introduced into the mass spectrometer 24 are separated by mass in the mass spectrometer 24 and detected. In this atmospheric pressure ionization mass spectrometer, as described above, the ion source and the sample gas introduction unit are separated, and the ions are efficiently transported to the pores. With respect to, trace impurities can be analyzed stably for a long time and with high sensitivity. According to the above conventional atmospheric pressure ionization mass spectrometer, the sample gas 2 is supplied to the gas inlet 1
8a through a gas introduction passage 18 provided inside each of the second body 7, the first insulator 8, and the first electrode portion 9 to pass through the mixing portion 10a.
It is a structure introduced to. Therefore, each part 7,
In order to prevent the sample gas 2 from leaking from the gas introduction path 18, two joint structures are required at the joints 8 and 9. On the other hand, since the inside and outside of the ion generator 5 also need to be separated, the seal between the sample gas 2 and the second body 7 and the first insulator 8 and between the first insulator 8 and the first electrode 9 are not formed. One location is required for sealing the ion generator 5. In order to simultaneously seal the three seal portions with a metal material at the same time, it is necessary to simultaneously and uniformly crush the so-called “crush margin” of the three metal material seal materials. However, it is difficult to achieve the above-mentioned simultaneous and uniform operation. Therefore, in the prior art, the seal of the sample gas 2 and the seal of the ion generating section 5 are made of a metal gasket 26 made of an inorganic material, and the other is used. Sample gas 2
An O-ring 25 made of an organic material was used in two places, that is, the seal for the ion generator 5 and the seal for the ion generator 5. In the case of analyzing a gas which easily contaminates an ion source such as a silane-based gas, a stable operation can be obtained with the atmospheric pressure analyzer having the above-mentioned structure. However, there is a problem that a trace amount of organic matter generated from the O-ring 25 made of the organic material increases a background value of an analyte, and as a result, it becomes difficult to detect a trace amount of organic substance as an analysis target substance. I was The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art, and in the gas contact portion in the analyzer main body including the ion source and the like,
Atmospheric pressure that uses inorganic materials such as metals and ceramics to completely eliminate materials that generate organic matter, thereby completely suppressing organic matter contamination from ion sources and the like and enabling trace organic matter analysis. It is an object of the present invention to provide an ionization mass spectrometer and a method thereof. [0008] To achieve the above object, an atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to the present invention comprises:
In an atmospheric pressure ionization mass spectrometer including a mass spectrometer and an ion source, the mass spectrometer has a pore and a mass spectrometer in a region of the housing that is evacuated to a vacuum, and the ion source includes:
An electrode portion having an opening and attached to the ion source via an insulator is divided into two chambers, and the first chamber has an inlet for a first gas and an ionization means for generating ions of the first gas. The second chamber has an inlet for a second gas containing a substance to be analyzed, the gas contact portion in the analyzer main body is made of an inorganic material, and the second chamber is supplied from the opening by the second chamber. The ions of the first gas and the second gas from the inlet are mixed to perform secondary ionization, and the secondary ions are moved from the pores to the mass spectrometric unit by the electric field of the electrode unit. It is characterized in that ions are detected by analysis means. In the atmospheric pressure ionization mass spectrometer described in the preceding paragraph, the electrode portion is made of an inorganic material, the housing is provided with an inlet for the second gas, and the electrode portion is provided with a second inlet to the second chamber. A gas inlet is provided, and an inorganic insulating pipe and an inorganic pipe connected to the pipe are provided from the inlet of the housing to the inlet of the electrode portion. In the atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to the preceding paragraph, the insulator to which the electrode unit is attached is made of an inorganic material, and instead of the inlet of the second gas to the second chamber of the electrode unit, the insulator is connected to the insulator. (2) An inlet for gas is provided, and the inorganic pipe is provided from an inlet of the housing to an inlet of the insulator. In the atmospheric pressure ionization mass spectrometer described in the preceding paragraph, a metal bellows-shaped flexible pipe is provided between the inlet of the casing and the inorganic insulating pipe. [0010] The constitution of the atmospheric pressure ionization mass spectrometry method according to the present invention is such that a first gas is introduced, ions are generated in a first chamber of an ion source, and then the generated ions are converted into the first chamber in a second chamber. While supplying from the chamber, a second gas containing a trace amount of the analyte is introduced, and then the first gas is supplied to the second chamber.
Gas ions and the second gas are mixed to perform secondary ionization, and then the generated secondary ions are moved to a mass spectrometer by an electric field generated by an electrode unit, and then the secondary ions are separated and detected. Atmospheric pressure ionization mass spectrometry method, wherein the first gas and the second gas containing the substance to be analyzed are introduced through a gas contact portion of an inorganic material in the main body of the analyzer,
It is characterized by analyzing a trace amount of organic matter. [0011] In the atmospheric pressure ionization mass spectrometry described in the preceding paragraph, the second gas is supplied from outside via an inorganic insulating pipe and an inorganic pipe connected thereto to an inlet provided in the electrode portion of the inorganic material. Is introduced. In the atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to the preceding paragraph, instead of the inlet provided in the electrode portion of the inorganic material, the inorganic pipe is connected to the electrode portion of the inorganic material attached to the ion source through the inlet of the insulator of the inorganic material. Characterized in that the second gas is introduced from the outside via an external device. In the atmospheric pressure ionization mass spectrometry described in the preceding paragraph, a flexible pipe in the form of a metal bellows is connected to an external second gas inlet provided in the analyzer main body, and the second gas is introduced through the pipe. It is characterized by doing. The present invention having the above configuration will be functionally described. An atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to the present invention includes an ion source and a mass spectrometer (referred to as a main body of the spectrometer). The ion source includes an ion generator, a sample introduction unit, a mixing unit, and a mass spectrometer. The generating section is an area that has an inlet for a primary ion generating gas and an ionizing means to generate primary ions, the sample introducing section is an area for introducing a sample gas, and the mixing section is an area for introducing a sample gas and an ion generating section. Is the area where the primary ions supplied from the sample are mixed with each other to produce ions of the target substance in the sample gas by an ion-molecule reaction. This is a part for mass-separating and detecting ions introduced into the high vacuum part through the pores. In the above structure, a sample introduction port and a sample discharge port are provided in an electrode section for partitioning the ion source into two chambers as a sample introduction section, so that the function of forming an electric field and introducing and discharging the sample can be shared. A structure in which a pipe for supplying a sample containing a trace amount of a substance to be analyzed is directly connected to the sample inlet of the electrode section through an inorganic insulating pipe made of ceramics, thereby contaminating organic matter from an ion source or the like. Except for
It enables analysis of trace amounts of organic matter. An embodiment of an atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of an atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of an atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to another embodiment of the present invention. 1 and 2, the same symbols as those in FIG.
Since they are equivalent products having the same configuration, repeated description is omitted because it is complicated. [Embodiment 1] As shown in FIG. 1, an atmospheric pressure ionization mass spectrometer of the present embodiment has an ion
, A sample introduction unit 40, an ion source unit 35 including the mixing unit 10, and the mass analysis unit 24. The ion generator 5 includes a first body 6, a second body 7, and a first body 6.
In a region surrounded by the insulator 8 and the first electrode portion 9, the needle electrode portion 14 and the cylindrical glass tube 21 are disposed therein, and the primary ion generating gas 1 introduced through the gas inlet 15 is provided. To generate primary ions. The first body 6 is provided with a needle electrode section 14 to which a power supply 13 is connected and a gas inlet 15. The mixing section 10 is formed in a region surrounded by the first electrode section 9, the second electrode section 12, and a second insulator 11 sandwiched between the two members. The second body 7 is provided with an outlet 17 for a gas for generating primary ions, and the first insulator 8 holds the first electrode portion 9 therebetween.
The second body 7 is insulated from the first electrode portion 9. A power supply 22 is connected to the first electrode unit 9 to generate an electric field, and through holes 9c and 9d are provided in the first electrode unit 9 to introduce a sample of the sample gas 2 and unnecessary It also plays the role of exhaust gas emission. The sample introduction section 40 is provided with a gas introduction port 18 provided in the housing 36 and an insulating pipe A2 made of ceramic.
The pipe B27 made of an inorganic material is connected to the gas inlet 9a of the sample gas 2 of the first electrode section 9 through the pipe 8. Also, the gas outlet 20 provided in the housing 36 and the insulating pipe B29
Through the gas outlet 9 of the first electrode portion 9
b. In this manner, the sample gas 2 is directly introduced from the gas inlet 18 and the exhaust gas 4 is directly introduced or discharged from the gas outlet 20. The needle electrode section 14 is connected to a power supply 13, and when a high voltage is applied, the primary ion generating gas 1 is ionized by corona discharge. The glass tube 21 is arranged in a cylindrical shape around the needle electrode portion 14 so that the gas 1 for preventing abnormal discharge and generating primary ions flows through the opening 16. The mixing section 10 is a region surrounded by the first electrode section 9, the second insulator 11, and the second electrode section 12,
Primary ions generated by the ion generator 5 and the sample introduction unit 4
The sample gas 2 introduced from 0 is mixed, and the substance to be analyzed in the sample gas 2 is ionized by an ion-molecule reaction. The second insulator 11 insulates the first electrode unit 9 and the second electrode unit 12 from each other. The second electrode portion 12 has a pore 1 at its center.
9 is provided, and a power supply 23 is connected. Then, the second electrode unit 12 allows the ions to pass through the pores 19 due to a potential difference from the first electrode unit 9 and introduces the ions into the high vacuum mass analysis unit 24 surrounded by the housing 36. Next, the operation of the atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to the present embodiment will be described. The primary ion generating gas 1 passes through the gas inlet 15 and is introduced into the ion generating unit 5, and is ionized by corona discharge generated at the tip of the needle electrode unit 14 to generate primary ions. A part of the primary ion generating gas 1 introduced into the ion generating section 5 flows into the mixing section 10 through an opening 16 provided in the first electrode section 9.
The primary ions generated in the ion generating section 5 are introduced into the mixing section 10 together with a partial flow of the gas 1. The remainder of the primary ion generating gas 1 is exhausted from the gas outlet 17 as the exhaust gas 3. The sample gas 2 introduced from the gas inlet 18 passes through a pipe A27 that insulates the second body 7 from the first electrode section 9 through an insulating pipe A28, and is mixed with primary ions in a mixing section 10. Then, the substance to be analyzed in the sample gas 2 is ionized. The generated ions are caused by the potential difference between the first electrode portion 9 and the second electrode portion
Is introduced into the mass spectrometer 24 and detected. As described above, according to this embodiment, the first electrode section 9 is insulated from the first electrode section 9 through the insulating pipes 28 and 29 made of ceramic, and directly supplies the sample containing a trace amount of the substance to be analyzed. By connecting the exhaust pipe 27 to the exhaust pipe 27, organic matter contamination from an ion source or the like is completely suppressed, and a trace amount of organic matter can be analyzed. [Embodiment 2] Next. Another embodiment of the atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to the present invention will be described. As shown in FIG. 2, the atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to the present embodiment includes an ion generator 5, a sample introduction unit 40, a sample discharge unit 50, a mixing unit 10, and a mass analysis unit 24. I have. The sample introduction part 40 includes a first electrode part 9, a pipe A27 connected to the first electrode part 9, and a pipe A2.
7 and the insulating pipe A28.
The flexible pipe 31 is connected to the gas inlet 18 provided in the second body 7, and the sample gas 2 is introduced from the gas inlet 18. The sample discharging section 50 includes a first electrode section 9,
A pipe B30 connected to the first electrode portion 9, an insulating pipe B29 connected to the pipe B30, and an insulating pipe B
The flexible pipe 32 is connected to a gas outlet 20 provided in the second body 7, and the sample gas 2 is discharged from the gas outlet 20. The flexible pipe 3
1 and 32 are the gas inlet 18 of the sample gas 2 and the insulating pipe A
28, the space between the gas discharge port 20 and the insulating pipe B29 is inserted between the gas discharge port 20 and the insulating pipe B29. Next, the operation of the atmospheric pressure ionization mass spectrometer of this embodiment will be described. The sample gas 2 introduced from the gas inlet 18 passes through the flexible pipe 31 from the gas inlet 18, passes through the inorganic pipe A 27 insulated from the first electrode section 9 by the insulating pipe A 28, and passes through the first electrode section. The mixture 9 is guided to a mixing unit 10, mixed with primary ions in the mixing unit 10, and ionizes a target substance in the sample gas 2. The generated ions are caused by the potential difference between the first electrode portion 9 and the second electrode portion
Is introduced into the mass spectrometer 24 and detected. In the atmospheric pressure ionization mass spectrometer thus configured, first, a gas (1) for generating primary ions is introduced into the ion generating section (5). Next, the gas (1)
Are ionized by ionization means such as corona discharge from the needle electrode section (14), which is ionization means, to generate primary ions. Further, the primary ions are introduced into the mixing section (10), mixed with the sample gas (2) introduced from the sample introduction section, and the target substance in the sample gas (2) is ionized by an ion-molecule reaction. Is done. Next, the generated ions pass through the pores (19) and enter the mass spectrometer (2).
Introduced in 4), mass-separated and detected. The gas contact part of the sample introduction part does not use a material that generates organic substances, so that a trace amount of organic substances can be analyzed. As described above, in both [Embodiment 1] and [Embodiment 2], the material which generates an organic substance is excluded from the gas contact part, and the organic O-ring (see 25 in FIG. 3) is not used. Has become. Here, specifically, the organic O-ring is a general rubber such as nitrile rubber, viton, or the like.
Contains rubber represented by trade name such as Kalreiz
It goes without saying that V, U, etc. are also included. The present invention is not limited to the above-mentioned [Embodiment 1] and [Embodiment 2], and many modifications are conceivable. For example, the pipe 27 of FIG. 2 is connected to a small hole provided in the insulator 11, and the sample gas 2 is ejected from the small hole. The processing of the small holes in the insulator 11 is easy, and unlike the case where the ejection port for the sample gas 2 is provided in the electrode 9, no voltage is applied to the pipe 27.
8B becomes unnecessary. With the configuration as in the present invention, the background of organic substances can be reduced by three orders of magnitude, and trace organic substances can be analyzed with high accuracy. As described above in detail, according to the structure of the present invention, all the gas contact portions in the main body of the analyzer are made of a structure using an inorganic material. Atmospheric pressure ionization mass spectrometer and method thereof capable of completely suppressing organic matter contamination from water, lowering the background of organic matter, and analyzing trace amounts of organic matter can be provided.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施形態に係る大気圧イオン化質量
分析計の構成図である。 【図2】本発明の他の一実施形態に係る大気圧イオン化
質量分析計の構成図である。 【図3】従来の大気圧イオン化質量分析計の構成図であ
る。 【符号の説明】 1…1次イオン発生用ガス、2…試料ガス、3、4…排
出ガス、5…イオン発生部、6…第1ボディ、7…第2
ボディ、8…第1絶縁体、9…第1電極部、10…混合
部、11…第2絶縁体、12…第2電極部、13…電
源、14…針電極部、15…ガス導入口、16…開口
部、17…ガス排出口、18…ガス導入口、19…細
孔、20…ガス排出口、21…ガラス管、22、23…
電源、24…質量分析部、25…Oリング、26…メタ
ルガスケット、27…配管A、28…絶縁配管A、29
…絶縁配管B、30…配管B、31、32…フレキシブ
ル配管
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of an atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of an atmospheric pressure ionization mass spectrometer according to another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional atmospheric pressure ionization mass spectrometer. [Explanation of Signs] 1 ... Primary ion generating gas, 2 ... Sample gas, 3 ... Exhaust gas, 5 ... Ion generator, 6 ... First body, 7 ... Second
Body, 8: first insulator, 9: first electrode section, 10: mixing section, 11: second insulator, 12: second electrode section, 13: power supply, 14: needle electrode section, 15: gas inlet , 16 ... opening, 17 ... gas outlet, 18 ... gas inlet, 19 ... pore, 20 ... gas outlet, 21 ... glass tube, 22, 23 ...
Power supply, 24: mass analyzer, 25: O-ring, 26: metal gasket, 27: pipe A, 28: insulating pipe A, 29
... Insulated piping B, 30 ... Piping B, 31, 32 ... Flexible piping

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 蓮見 啓二 東京都青梅市藤橋三丁目3番地2 日立 東京エレクトロニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−273586(JP,A) 特開 平8−106878(JP,A) 特開 平5−275052(JP,A) 特開 昭59−35348(JP,A) 特開 平6−310091(JP,A) 特開 平6−52825(JP,A) 特開 平1−194241(JP,A) 実開 昭53−60883(JP,U) 実開 昭53−122993(JP,U) 実開 昭61−194949(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 49/00 - 49/42 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Keiji Hasumi 3-3-2 Fujihashi, Ome-shi, Tokyo Hitachi Tokyo Electronics Co., Ltd. (56) References JP-A-8-273586 (JP, A) JP-A-8 -1006878 (JP, A) JP-A-5-275052 (JP, A) JP-A-59-35348 (JP, A) JP-A-6-310091 (JP, A) JP-A-6-52825 (JP, A) JP-A-1-194241 (JP, A) JP-A-53-60883 (JP, U) JP-A-5-1222993 (JP, U) JP-A-61-194949 (JP, U) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 49/00-49/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】【請求項1】 質量分析部とイオン源部とから構成される
大気圧イオン化質量分析計において、 前記質量分析部は、筐体内の真空に排気された領域に、
細孔と質量分析手段を有し、 前記イオン源部は、針電極部のコロナ放電によって1次
イオン発生用ガスをイオン化して1次イオンを発生させ
るイオン発生部と、前記1次イオンと被測定試料ガスと
を混合して前記試料ガス中の分析目的物質をイオン化す
るための混合部と、前記混合部へ前記試料ガスを導入す
る試料導入部と、および前記試料ガスの残部を排出する
ための試料排出部より構成され、 前記混合部は、第1電極部、絶縁体および第2電極部に
囲まれた領域で構成され、前記第1電極部と前記第2電
極部との電位差によって前記分析目的物質のイオンを前
記細孔を通過させ、前記質量分析手段へ導入する機能を
備え、及び 前記試料導入部が、前記筐体に設けた試料導入口より金
属製ベローズ形状のフレキシブル配管および無機材料の
配管を介して前記第1電極部に開けた孔まで接続して構
成されていることを特徴とする大気圧イオン化質量分析
計。
(57) [Claim 1] In an atmospheric pressure ionization mass spectrometer comprising a mass spectrometer and an ion source, the mass spectrometer is located in a region of the housing evacuated to a vacuum. ,
An ion generator for generating primary ions by ionizing a gas for generating primary ions by corona discharge of a needle electrode unit; A mixing section for mixing with a measurement sample gas to ionize an analysis target substance in the sample gas, a sample introduction section for introducing the sample gas into the mixing section, and for discharging a remaining portion of the sample gas. The mixing unit is configured by a region surrounded by a first electrode unit, an insulator, and a second electrode unit, and the mixing unit is configured by a potential difference between the first electrode unit and the second electrode unit. The sample introduction section has a function of passing ions of the analysis target substance through the pores and introducing the ions into the mass analysis means, and the sample introduction section is provided with a metal bellows-shaped flexible pipe and an inorganic pipe through a sample introduction port provided in the housing. material Atmospheric pressure ionization mass spectrometer, characterized in that it is constituted by connecting to the holes made in the first electrode portion through the pipe.
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