JP3758382B2 - Mass spectrometer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスクロマトグラフ質量分析装置(GC/MS)や液体クロマトグラフ質量分析装置(LC/MS)に利用される質量分析装置に関し、更に詳しくは、イオン源で発生したイオンを四重極フィルタなどの質量分離部まで輸送するためのイオン輸送光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は一般的な質量分析装置の基本的構成を示す図である。イオン源10は電子衝撃イオン化法、化学イオン化法などの各種イオン化法を用いて試料分子をイオン化し、そこで発生したイオンを四重極フィルタなどの質量分離部11へ導入して質量数(質量/電荷)毎にイオンを分離した後に検出器12にて検出している。イオン源10から質量分離部11へ至るまでの間にイオンが光軸Cを大きく外れてしまうと検出感度や精度が低下することになるから、イオン源10で発生したイオンをできるだけ漏れなく質量分離部11へ送るために、いわゆるイオン輸送光学系が利用されることが多い。
【0003】
図5は従来のイオン輸送光学系の構成図である。円環状(又はドーナツ板状、扁平円筒状)の電極13がイオン光軸Cに沿って多数並べて配設され、隣接する電極間13に電圧源14より位相が180度異なる高周波電圧が印加される。この電圧により電極13の内側には略円筒状の擬似的な電位壁を有するイオン通過路15が形成されるため、その一端面側から導入されたイオンはイオン通過路15からはみ出ないように進んで反対側端面に到達する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のイオン輸送光学系では多数の電極13をそれぞれ所定間隔離間させて固定しなければならず、電極13の保持機構の構造が複雑になる。また、各電極13にそれぞれ電圧を印加しなければならず、配線も複雑になる。
【0005】
本発明はこのような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、保持構造や配線が簡単であるイオン輸送光学系を備えた質量分析装置を提供することにある。
【0006】
【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は、イオン源で発生したイオンを質量分離部へ輸送するためのイオン輸送光学系を備えた質量分析装置において、該イオン輸送光学系は、それぞれ螺旋状に巻回した二個の電極をイオン光軸方向に各電極の巻きが交互に存在し且つ互いに分離するように遊嵌して成り、該二個の電極にそれぞれ位相の異なる高周波電圧を印加することを特徴としている。
【0007】
【発明の実施の形態】
この発明に係るイオン輸送光学系では、二個の電極にはそれぞれ互いに位相が180度異なる高周波電圧を印加するのが最も好ましい。このような電圧を印加すると二個の電極の螺旋状の巻きの内側にはイオン光軸方向に略円筒形状の擬似的な電位壁を有するイオン通過路が形成される。したがって、電極の一開放端面からイオン通過路内に導入されたイオンは外側に発散することなく電極の他開放端面まで通り抜ける。
【0008】
【発明の効果】
この発明に係るイオン輸送光学系では、各電極毎に一箇所ずつ電圧の印加ポイントを設ければよいので、配線が非常に簡単になる。また、電極として或る程度剛性の高い材料を使用しさえすれば各巻き毎に保持する必要はなく、例えば各電極毎にその両縁端部でのみ保持すればよい。このようなことから、従来のイオン輸送光学系よりもコストを下げることができる。
【0009】
【実施例】
本発明の質量分析装置におけるイオン輸送光学系の一実施例を図1、図2により説明する。図1はこのイオン輸送光学系の斜視図、図2はこのイオン輸送光学系側面図である。図1では1組の電極のうちの一方は両端部のみを示している。
【0010】
このイオン輸送光学系は、細長い金属棒体を螺旋状に巻回して成形した電極を二個(符号をそれぞれ1a、1bとする)有しており、各電極1a、1bの巻きがイオン光軸C方向に交互に所定間隔離間して存在するように配設されている。各電極1a、1bは高い剛性を有していて撓みは殆ど無いので、図2に示すように絶縁体から成るホルダ2でもって両端部の巻きの適宜箇所を保持することによって安定的に固定することができる。また、各電極の1a、1bは所定箇所(各一箇所)でそれぞれ電圧源3に接続されており、それぞれ同一振幅、同一周波数であって位相のみが互いに180度相違する高周波電圧が印加されるようになっている。
【0011】
このような電圧が各電極1a、1bに印加されると、螺旋状の電極1a、1bの内側には上記従来技術とほぼ同様の、略円筒形状の擬似的な電位壁を有するイオン通過路4が形成される。このイオン通過路4の一端面に導入されたイオンは、イオン通過路4から外側にはみ出ないように進み、他の開放端面に到達して抜け出る。したがって、イオン源にて発生したイオンをこのイオン輸送光学系に導入することにより、効率良く後段(例えば質量分離部)へ送ることができる。
【0012】
なお、電極1a、1bは、棒体でなく所定の幅を有する帯状の金属板を螺旋状に巻回したものでもよい。
【0013】
図3は、本発明に係るイオン輸送光学系の他の実施例を示す斜視図である。上記実施例では電極1a、1bは各巻きが略同一径の円状に巻回されていたが、この実施例では、電極1a、1bの各巻きの径はイオンの進行方向に対して徐々に小さくなるように形成されている。
【0014】
このような形状の電極1a、1bに上述のような位相の逆転した高周波電圧が印加されると、円錐体の頂部を円断面で切り取った形状のイオン通過路4が形成される。すなわち、イオン通過路4の一端面(上記円錐体の底面側端面)に導入されたイオンは進むに伴いイオン光軸C近傍に収束される。したがって、図3に示すようにイオン輸送光学系の後段に小径のオリフェスを有するスキマー5を配置するような場合に、イオンを収束して効率良くオリフェスを通過させることができる。
【0015】
また、電極1a、1bの隣接する巻きの間に生じる電界強度はその巻きの離間間隔(つまりピッチ)が狭いほど大きくなる。したがって、図1の実施例のように電極1a、1bの各巻きを略同一径に巻回する場合でも、イオンの進行方向に対して徐々にピッチを狭くすることによりイオン通過路4を図3に示したような形状とすることができる。
【0016】
なお、上記実施例は一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行なえることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の質量分析装置におけるイオン輸送光学系の一実施例の斜視図。
【図2】 図1の実施例の側面図。
【図3】 本発明の質量分析装置におけるイオン輸送光学系の他の実施例の斜視図。
【図4】 一般的な質量分析装置の基本構成図。
【図5】 従来のイオン輸送光学系の構成図。
【符号の説明】
1a、1b…電極
2…ホルダ
3…電圧源
4…イオン通過路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mass spectrometer used in a gas chromatograph mass spectrometer (GC / MS) and a liquid chromatograph mass spectrometer (LC / MS), and more particularly, a quadrupole filter for ions generated in an ion source. The present invention relates to an ion transport optical system for transporting to a mass separation unit.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a diagram showing a basic configuration of a general mass spectrometer. The ion source 10 ionizes sample molecules by using various ionization methods such as an electron impact ionization method and a chemical ionization method, and introduces the ions generated therein to a mass separation unit 11 such as a quadrupole filter to obtain a mass number (mass / mass / The ions are separated for each charge) and then detected by the detector 12. If the ions greatly deviate from the optical axis C from the ion source 10 to the mass separation unit 11, the detection sensitivity and accuracy will be reduced, so that the ions generated from the ion source 10 are mass separated without leakage as much as possible. In order to send to the unit 11, a so-called ion transport optical system is often used.
[0003]
FIG. 5 is a block diagram of a conventional ion transport optical system. A large number of annular (or donut plate-like, flat cylindrical) electrodes 13 are arranged along the ion optical axis C, and a high-frequency voltage whose phase is 180 degrees different from that of the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the ion transport optical system configured as described above, a large number of electrodes 13 must be fixed at predetermined intervals, and the structure of the holding mechanism for the electrodes 13 becomes complicated. In addition, a voltage must be applied to each electrode 13 and the wiring becomes complicated.
[0005]
The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a mass spectrometer equipped with an ion transport optical system with a simple holding structure and wiring. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a mass spectrometer including an ion transport optical system for transporting ions generated in an ion source to a mass separation unit, wherein each of the ion transport optical systems is a spiral. The two electrodes wound in a shape are loosely fitted in the direction of the ion optical axis so that the windings of each electrode are alternately present and separated from each other, and high-frequency voltages with different phases are applied to the two electrodes, respectively. It is characterized by doing.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the ion transport optical system according to the present invention, it is most preferable to apply a high-frequency voltage having a phase difference of 180 degrees to the two electrodes. When such a voltage is applied, an ion passage having a substantially cylindrical potential wall in the direction of the ion optical axis is formed inside the spiral winding of the two electrodes. Therefore, ions introduced into the ion passage from one open end surface of the electrode pass through to the other open end surface of the electrode without diverging outward.
[0008]
【The invention's effect】
In the ion transport optical system according to the present invention, it is only necessary to provide one voltage application point for each electrode, so that wiring becomes very simple. Further, as long as a material having a certain degree of rigidity is used as the electrode, it is not necessary to hold it for each winding. For example, each electrode may be held only at both edge portions. For this reason, the cost can be reduced as compared with the conventional ion transport optical system.
[0009]
【Example】
An embodiment of an ion transport optical system in the mass spectrometer of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view of the ion transport optical system, and FIG. 2 is a side view of the ion transport optical system. In FIG. 1, one of the pair of electrodes shows only both ends.
[0010]
This ion transport optical system has two electrodes (
[0011]
When such a voltage is applied to the
[0012]
The
[0013]
FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the ion transport optical system according to the present invention. In the above-described embodiment, the windings of the
[0014]
When the above-described high-frequency voltage with reversed phase is applied to the
[0015]
In addition, the electric field strength generated between the adjacent turns of the
[0016]
The above-described embodiment is an example, and it is obvious that changes and modifications can be made as appropriate within the scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of an ion transport optical system in a mass spectrometer of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a perspective view of another embodiment of the ion transport optical system in the mass spectrometer of the present invention.
FIG. 4 is a basic configuration diagram of a general mass spectrometer.
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional ion transport optical system.
[Explanation of symbols]
1a, 1b ...
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