JP6295150B2 - 質量分析装置 - Google Patents
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Description
図6から2000〜30000Pa程度の範囲が最適と言える。この最適圧力条件は、前段第一細孔35の入口側圧力(105Pa)の半分以下なので、前段第一細孔35の出口付近で音速状態になりマッハディスクが形成される可能性がある。前段第一細孔35の出口からマッハディスクまでの距離MLは式2で表現できる。
式2からd1=Φ0.65の条件では、MLは0.8〜3mmとなる。また、MLの位置でのマッハディスクの直径MDは式3から最大1.5mm程度となり得る。
この結果から、中間圧力室33の内壁の衝突箇所40付近で最大直径1.5mm(半径0.75mm)の範囲で噴霧される可能性がある。従って、軸ずれ量Xは、X≧MD/2+d2/2の条件にしないと、前段第一細孔35の出口ジェットが後段第一細孔36に直接噴霧されてしまう恐れがある。具体的には、d1=Φ0.65mm、d2=Φ2mmの条件ではX≧1.75mmの配置にする必要がある。同様に、中間圧力室33のテーパ入口ΦDは、ΦD≧2×(X+MD/2)の条件にしないと、テーパ入口での導入ロスが生じる。具体的には、d1=Φ0.65mm、d2=Φ2mmの条件ではΦD≧Φ4mm(テーパ入口面積≧12mm2)の配置にする必要がある。これらの値は、d1やd2の大きさなどにもよるが、X≧1.5mm、テーパ入口面積≧12mm2程度に設定するのが望ましい。
図5で最適としたβ=15〜75°の条件を当てはめると、L3/d2=0.3〜3.7となる。つまり、テーパ角度にもよるが、L3/d2≧0.3の条件にする必要がある。
図21を用いて実施例12の質量分析装置1の構成について詳細に説明する。図21に示す質量分析装置1は、基本的に図1で説明した質量分析装置1と、構成や機能はほぼ同様であるため、重複する説明については省略し、図1の構成との差異についてのみ説明する。図21に示す質量分析装置1では、第一真空室13にイオン収束部59を配置していることが特徴である。このイオン収束部59は、複数枚のリング状の電極や複数本のロッド状の電極などで構成することができ、直流電圧や交流電圧(高周波電圧を含む)、またはその両方を同時に印加することにより、イオンは中心軸付近に収束される。イオン導入電極12を通過して第一真空室13に導入されたイオン7は、イオン収束部59により中心軸60の付近に収束される。これにより、後段の第二細孔電極14の穴15へのイオン導入効率が向上し、感度が向上する。その他構成などについては、図1と同様である。また、イオン収束部59には、直流や交流の電圧を電源62により印加して使用する。
2…イオン源
3…真空容器
4…金属キャピラリー
5…電源
6…試料溶液
7…イオン
8…液滴
9…管
10…ガス
11…出口端
12…イオン導入電極
13…第一真空室
14…第二細孔電極
15…穴
16…第二真空室
17…イオン輸送部
18…イオン
19…第三細孔電極
20…穴
21…第三真空室
22…イオン分析部
23…イオン
24…検出器
25…制御部
26…ロータリーポンプ(RP)
27…ターボ分子ポンプ(TMP)
28…ターボ分子ポンプ(TMP)
29…電極
30…ガス
31…出口端
32…前段部材
33…中間圧力室
33−1…前段部
33−2…後段部
34…後段部材
35…前段第一細孔
36…後段第一細孔
37…中心軸
38…中心軸
39…軌道
40…衝突箇所
41…軌道
42…軌道
43…液滴ノイズ強度
44…イオン強度
45…中間圧力室の有無の比較結果
46…後段第一細孔の構造による比較結果
47…流体シミュレーション結果
48…テーパ角度の延長線
49…範囲
50…交差箇所
51…出口端
52…接線
53…中間圧力室
53−1〜53−n…段部
54…絶縁物
55…電源
56…電源
57…加熱手段
58…加熱手段
59…イオン収束部
60…中心軸
61…中間圧力室の内部圧力(PM)依存性結果
62…電源
Claims (16)
- イオンを生成するイオン源と、
真空排気手段で排気され前記イオンの質量を分析する真空室と、
前記イオンを前記真空室に導入するイオン導入電極とを有し、
前記イオン導入電極は、
前記イオン源側の前段細孔と、前記真空室側の後段細孔と、前記前段細孔と前記後段細孔との間の中間圧力室とを有し、
前記前段細孔の中心軸と前記後段細孔の中心軸とは偏心した位置にあり、
前記前段細孔と前記後段細孔の両方またはどちらか一方の中心軸に対して直交方向の断面積を比較した場合、
前記中間圧力室のイオン入口の断面積は、前記前段細孔の断面積よりも大きく、
前記中間圧力室のイオン入口の断面積よりもイオン出口の断面積の方が小さいことを特徴とする質量分析装置。 - 前記中間圧力室の壁面に対し前記前段細孔の中心軸方向のなす角度は鋭角であることを特徴とする請求項1に記載の質量分析装置。
- 前記中間圧力室の壁面に対し前記前段細孔の中心軸方向のなす角度が15°〜75°であることを特徴とする請求項1に記載の質量分析装置。
- 前記後段細孔の出口端は、前記中間圧力室の内壁面の角度の延長線と前記後段細孔の内壁面が交差する点よりも下流側にあることを特徴とする請求項1に記載の質量分析装置。
- 前記後段細孔の内径Dと長さLの比が、L/D≧0.3であることを特徴とする請求項1に記載の質量分析装置。
- 前記中間圧力室の圧力は、2000〜30000Paであることを特徴とする請求項1に記載の質量分析装置。
- 前記イオン導入電極を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項1に記載の質量分析装置。
- 前記後段細孔から出たイオンを収束するイオン収束部を有することを特徴とする請求項1に記載の質量分析装置。
- 前記前段細孔の入口端部の一次側圧力をP0、出口端部の二次側圧力をPMとした場合、PM/P0≦0.5であることを特徴とする請求項1記載の質量分析装置。
- 前記中間圧力室のイオン入口から出口にかけて、前記中間圧力室の壁面が複数の角度を有することを特徴とする請求項1に記載の質量分析装置。
- 請求項10に記載の質量分析装置であって、前記中間圧力室の前記前段細孔の中心軸方向とのなす角度として、0°の部分を前記前段細孔側に有することを特徴とすることを特徴とする質量分析装置。
- 請求項10に記載の質量分析装置であって、前記中間圧力室の前記前段細孔の中心軸方向とのなす角度として、前記前段細孔側の角度は前記後段細孔側の角度よりも小さいことを特徴とする質量分析装置。
- 請求項10に記載の質量分析装置であって、前記中間圧力室の前記前段細孔の中心軸方向とのなす角度として、前記前段細孔側の角度は前記後段細孔側の角度よりも大きいことを特徴とする質量分析装置。
- 前記中間圧力室の前記前段細孔の中心軸方向とのなす角度として、前記中間圧力室の壁面の角度がイオン入口から出口にかけて連続的に大きくなることを特徴とする請求項1に記載の質量分析装置。
- 前記中間圧力室の前記前段細孔の中心軸方向とのなす角度として、前記中間圧力室の壁面の角度がイオン入口から出口にかけて連続的に小さくなることを特徴とする請求項1に記載の質量分析装置。
- 前記前段細孔を構成する第1の部材と前記中間圧力室を構成する第2の部材とを有し、前記第1の部材と前記第2の部材との間は絶縁物により電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項1に記載の質量分析装置。
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