JP6508215B2 - Mass spectrometer - Google Patents

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Description

本発明は、質量分析装置に関し、特に電子イオン化法によるイオン源を備えた質量分析装置に関する。   The present invention relates to a mass spectrometer, and more particularly to a mass spectrometer equipped with an ion source by electron ionization.

質量分析装置は、イオン化した試料分子を質量電荷比(m/z)に応じて分離して検出する装置であり、試料分子をイオン化するためのイオン源と、生成されたイオンを質量電荷比に応じて分離する質量分離部と、分離されたイオンを順次検出するイオン検出器とを備えている。試料分子や原子をイオン化する方法として様々な方法が考案されているが、ガスクロマトグラフと質量分析計とを組み合わせたガスクロマトグラフ質量分析計(GC−MS)のようにガス状の試料をイオン化する場合、電子イオン化(EI=Electron Ionization、電子衝撃イオン化ともよばれる)法が利用されるのが一般的である。   A mass spectrometer is an apparatus that separates and detects ionized sample molecules according to mass-to-charge ratio (m / z), detects an ion source for ionizing sample molecules, and generates generated ions to mass-to-charge ratio. A mass separation unit that separates in response, and an ion detector that sequentially detects separated ions are provided. Various methods have been devised as methods for ionizing sample molecules and atoms, but in the case where a gaseous sample is ionized as in a gas chromatograph mass spectrometer (GC-MS) combining a gas chromatograph and a mass spectrometer Generally, an electron ionization (EI = Electron Ionization, also referred to as electron impact ionization) method is used.

電子イオン化法によるイオン化を行うイオン源では、真空雰囲気下に置かれた比較的小さな容積のイオン化室内に試料分子を導入すると共に、イオン化室の外側に配設されたフィラメントに加熱電流を流すことによって該フィラメントから熱電子を放出させる。フィラメントとイオン化室の間の空間には両者の電位差による電位勾配を持つ電場が形成されており、フィラメントから放出された熱電子は該電場によってイオン化室に向かって加速され、イオン化室の壁面に設けられた電子導入口を経てイオン化室内に進入する。なお、電子イオン化法では通常、熱電子に約70eV程度の加速エネルギーを付与するために、フィラメントとイオン化室との間の電位差は70V程度に設定される。   In an ion source performing ionization by electron ionization, sample molecules are introduced into a relatively small volume ionization chamber placed under a vacuum atmosphere, and a heating current is supplied to a filament disposed outside the ionization chamber. Thermions are emitted from the filament. An electric field having a potential gradient due to the potential difference between the filament and the ionization chamber is formed in the space between the filament and the ionization chamber, and the thermal electrons emitted from the filament are accelerated toward the ionization chamber by the electric field and provided on the wall of the ionization chamber. Enters the ionization chamber through the electron inlet. In the electron ionization method, the potential difference between the filament and the ionization chamber is usually set to about 70 V in order to provide the thermal electrons with acceleration energy of about 70 eV.

イオン化室内に進入した熱電子(e)が試料分子(M)に接触すると、M + e → M + 2e のようにして試料の分子イオン(以下「試料イオン」とよぶ)Mが生成される。これにより生成された試料イオンMは、イオン化室の外に設けられた引き出し電極により形成される電場によって、イオン化室からイオン出射口を経て外部へと引き出される。When the thermionic electron (e ) that has entered the ionization chamber contacts the sample molecule (M), the molecular ion of the sample (hereinafter referred to as “sample ion”) M + as M + e → M + + 2 e Is generated. The sample ions M + thus generated are extracted from the ionization chamber through the ion emission port to the outside by the electric field formed by the extraction electrode provided outside the ionization chamber.

ガスクロマトグラムと質量分析装置を組み合わせて成るGC−MSでは、試料は、キャリアガスである希ガス(通常Heを用いる)と混合されてガスクロマトグラフに導入され、ガスクロマトグラフのカラムで分離された後に質量分析装置のイオン化室に導入される。このときイオン化室では、上述の熱電子との接触によって試料分子が電離されるが、その際、試料分子と共にイオン化室に流入したHeガスも熱電子と接触して電離又は励起される。ここで、Heが電離されるとHe(ヘリウムイオン)が生成され、Heが基底状態よりも高いエネルギー準位で寿命の長い準安定状態に励起されると、He(メタステーブルヘリウム)が生成される。In GC-MS, which is a combination of a gas chromatogram and a mass spectrometer, the sample is mixed with a carrier gas, which is a rare gas (usually using He), introduced into a gas chromatograph, and separated by a gas chromatograph column. It is introduced into the ionization chamber of the analyzer. At this time, in the ionization chamber, the sample molecules are ionized by the contact with the above-mentioned thermal electrons, and at this time, the He gas flowing into the ionization chamber together with the sample molecules is also ionized or excited in contact with the thermal electrons. Here, when He is ionized, He + (helium ion) is generated, and when He is excited to a long-lived metastable state at an energy level higher than the ground state, He * (metastable helium) is generated. It is generated.

Heから生成されるHeやHeは、質量分析装置において高感度分析を行う場合に無視できないバックグラウンド成分となり、S/N比低下の要因となる。但し、He由来のバックグラウンドのうち、Heに起因するものは、イオン源の後段に設けられたイオン輸送光学系や質量分離部において適当な電磁界を設けることにより、Heがイオン検出器に到達する前に除去することが可能である。He + and He * generated from He become background components that can not be ignored when performing high sensitivity analysis in a mass spectrometer, and cause a decrease in S / N ratio. However, among the background from He, due to He +, by providing a suitable electromagnetic field in the ion transport optical system and the mass separation section provided downstream of the ion source, He + ion detector It is possible to remove before reaching.

これに対し、Heは電気的に中性であるため電磁界によって除去することができない。イオン化室からその後段のイオン輸送光学系や質量分離部に進入したHeはエネルギーを運ぶキャリアとして振る舞い、周囲の原子・分子と相互作用してイオン化現象を引き起こす。例えば、イオン輸送光学系や質量分離部を構成する金属部品の表面原子とHeが相互作用すると、Heは金属表面原子に電子を与えてHeとなる。このような現象は共鳴イオン化とよばれる。また、装置内の残留ガス(X)のような絶縁物とHeが相互作用すると、相手原子(分子)を電離してXを生成する。このような現象はペニングイオン化とよばれる。すなわち、Heに起因するバックグラウンドには、He自身がイオン検出器に到達することによって生じるものだけでなく、Heから二次的に生成されるHeやXがイオン検出器で検出されることによって生じるものもある。On the other hand, He * is electrically neutral and can not be removed by an electromagnetic field. He * entering from the ionization chamber to the ion transport optical system and mass separation unit at the latter stage acts as a carrier carrying energy, interacts with surrounding atoms and molecules, and causes ionization phenomenon. For example, when He * interacts with the surface atoms of the metal component constituting the ion transport optical system or the mass separation unit, He * gives electrons to the metal surface atoms to become He + . Such a phenomenon is called resonance ionization. In addition, when He * interacts with an insulator such as residual gas (X) in the apparatus, the counter atom (molecule) is ionized to generate X + . Such a phenomenon is called Penning ionization. That is, the background due to the He *, the He * themselves not only those caused by reaching the ion detector, the He * from a secondary generated by He + and X + is an ion detector Some are caused by being detected.

そこで、このようなバックグラウンドを低減するためのものとして、Heをイオン化室から排出する機構を備えたGC−MSが提案されている(特許文献1)。これは、イオン化室に排気用の開口を新設すると共に、該開口に接続した真空ポンプによってイオン化室とその外部に気圧差を設けるものであり、該真空ポンプにより形成される圧力差によってHeが前記開口からイオン化室の外部に排出される。これにより、Heはイオン輸送光学系や質量分離部に進入することなく質量分析装置の内部から除去されるため、Heに由来するバックグラウンドの発生を抑えることができる。Therefore, GC-MS equipped with a mechanism for discharging He * from the ionization chamber has been proposed as a device for reducing such background (Patent Document 1). This is to add an opening for exhaustion in the ionization chamber and to provide a pressure difference between the ionization chamber and the outside by the vacuum pump connected to the opening, and the pressure difference formed by the vacuum pump makes He * The gas is discharged from the opening to the outside of the ionization chamber. As a result, He * is removed from the inside of the mass spectrometer without entering the ion transport optical system or the mass separation unit, so that the generation of background derived from He * can be suppressed.

特開2006-189299号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-189299

上記の方法ではイオン源に新たな開口や真空ポンプを設ける必要があり、装置構成の大幅な変更が必要となる。このため、装置の製造コストの増大を招くという問題がある。   The above method requires the ion source to be provided with a new opening and a vacuum pump, which requires a significant change in the apparatus configuration. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost of the device is increased.

なお、He以外の希ガスにも準安定状態が存在し、これらをGC−MSのキャリアガスとして使用する場合にも同様の問題が生じる。また、GC−MSに限らず、キャリアガスと混合した試料ガスを質量分析装置に直接導入するような場合にも上記同様の問題が生じる。   In addition, the metastable state exists also in noble gases other than He, and the same problem arises when using these as a carrier gas of GC-MS. Further, not only GC-MS, but also when the sample gas mixed with the carrier gas is directly introduced into the mass spectrometer, the same problem as described above occurs.

本発明は上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、イオン源の構成を大きく変更することなく、He等のキャリアガスに由来するバックグラウンドの発生を効果的に低減することのできる質量分析装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described point, and the purpose of the present invention is to effectively generate the background derived from a carrier gas such as He without largely changing the configuration of the ion source. It is an object of the present invention to provide a mass spectrometer which can be reduced.

上記課題を解決するために成された本発明に係る質量分析装置は、
a)熱電子を発生させるフィラメントと、
b)試料ガスが導入される試料導入口と、前記フィラメントで生成された熱電子が導入される電子導入口とを有し、該試料導入口と該電子導入口からそれぞれ導入された前記試料ガスと前記熱電子とを接触させることにより該試料ガスをイオン化するイオン化室と、
c)前記フィラメントとイオン化室との間に電位差を発生させる電位差発生手段と、
d)前記電位差発生手段を制御することにより、前記フィラメントの電位を前記イオン化室の電位よりも低くした第1状態と、前記フィラメントの電位を前記イオン化室の電位と同一又はそれよりも高くした第2状態とを切り替える状態切替手段と、
を有することを特徴としている。
The mass spectrometer according to the present invention, which was made to solve the above problems,
a) a filament that generates thermoelectrons,
b) A sample inlet into which a sample gas is introduced, and an electron inlet into which the thermoelectrons generated by the filament are introduced, and the sample gas introduced from the sample inlet and the electron inlet, respectively An ionization chamber for ionizing the sample gas by bringing the thermal electron and the thermal electron into contact with each other;
c) potential difference generation means for generating a potential difference between the filament and the ionization chamber;
d) a first state in which the potential of the filament is lower than the potential of the ionization chamber by controlling the potential difference generation means, and a potential of the filament which is the same as or higher than the potential of the ionization chamber State switching means for switching between two states;
It is characterized by having.

このような構成において、前記第1状態では、前記フィラメントの電位が前記イオン化室の電位よりも低いために、負電荷を有する熱電子は前記フィラメントから前記イオン化室に向かって加速されて前記電子導入口から前記イオン化室内に導入される。これにより、前記試料導入口から導入された試料ガス中の試料分子(M)と前記電子導入口から導入された熱電子(e)とがイオン化室の内部で接触し、試料イオンMが生成される。また、このとき試料ガスと共にイオン化室に導入されるキャリアガス、例えばHeガスもイオン化室内で熱電子と接触してイオン化又は励起され、ヘリウムイオンHeや準安定状態のヘリウム分子Heが生成される。In such a configuration, in the first state, since the potential of the filament is lower than the potential of the ionization chamber, thermoelectrons having a negative charge are accelerated from the filament toward the ionization chamber to introduce the electrons. It is introduced into the ionization chamber from the mouth. As a result, sample molecules (M) in the sample gas introduced from the sample inlet contact the thermionic electron (e ) introduced from the electron inlet in the inside of the ionization chamber, and the sample ion M + It is generated. At this time, a carrier gas introduced into the ionization chamber together with the sample gas, for example, He gas is also ionized or excited in contact with the thermions in the ionization chamber to generate helium ions He + and metastable helium molecules He *. Ru.

イオン化室内で生成されたイオン及び準安定状態の分子のうち、電荷を有する試料イオンMやヘリウムHeはイオン化室の後段に設けられた引き出し電極等が形成する電場の作用により、イオン化室の外部へと速やかに引き出され、質量分離部を経てイオン検出器へと導かれる。更に、このうちHeについては、上述の通りイオン化室の後段(イオン輸送光学系や質量分離部)において適当な電磁界を設けることにより、Heがイオン検出器に到達する前に除去することができる。Among the ions generated in the ionization chamber and the molecules in the metastable state, the sample ion M + or helium He + having a charge has the function of an electric field formed by an extraction electrode or the like provided downstream of the ionization chamber. It is quickly withdrawn to the outside and is led to an ion detector through a mass separation unit. Furthermore, for these He +, by providing the appropriate electromagnetic field in the subsequent stage as the ionization chamber of the above (ion transport optical system and the mass separation unit), it is removed before the He + reaches the ion detector Can.

一方、準安定状態のヘリウム分子Heは、電荷を有しないため前記引き出し電極等が形成する電場によってイオン化室から引き出されることはない。但し、一般に質量分析装置の内部は、複数の真空ポンプを用いた差動排気により、イオン源が配設された空間から検出器が配設された空間に向かって徐々に圧力が低くなっているため、Heは、この圧力差に従って徐々にイオン化室の外部へと移動する。そして、イオン化室から外部に移動したHeや、そのHeから二次的に生成される不所望のイオンXは、その一部が前記真空ポンプによって質量分析装置の外部に排出されるものの、残りの一部はイオン検出器に到達して検出される。つまり、本発明に係る質量分析装置が第1状態となった直後は、試料イオンMのみがイオン検出器に到達し、その後、ある程度時間が経ってからHeやXがイオン検出器に到達することとなる。On the other hand, since the helium molecule He * in the metastable state has no charge, it is not extracted from the ionization chamber by the electric field formed by the extraction electrode or the like. However, in general, the pressure inside the mass spectrometer is gradually lowered from the space in which the ion source is disposed to the space in which the detector is disposed by differential pumping using a plurality of vacuum pumps. Because of this pressure difference, He * gradually moves out of the ionization chamber. Then, part of the He * which has moved from the ionization chamber to the outside and the undesired ions X + generated secondarily from the He * are discharged to the outside of the mass spectrometer by the vacuum pump. The remaining part reaches the ion detector and is detected. That is, immediately after the mass spectrometer according to the present invention is in the first state, only the sample ion M + reaches the ion detector, and then, after a certain time, the He * and X + ions become the ion detector. It will reach.

一方、前記第2状態では、前記フィラメントの電位が前記イオン化室の電位と同一又はそれよりも高いために、該フィラメントで生成された熱電子を前記イオン化室へと加速する力が失われる。そのため、該熱電子はイオン化室に導入されなくなり、イオン化室において試料イオンM、ヘリウムイオンHeや準安定状態のヘリウムHeが生成されなくなる。従って、本発明に係る質量分析装置を前記第1状態から前記第2状態に切り替えると、試料イオンMはイオン検出器で検出されなくなり、前記第1状態の間に生成され、装置内に残留していたHeやそれに由来する不所望のイオンXのみがイオン検出器で検出されるようになる。但し、第2状態の間は新たなHeが生成されることがなく、装置内に残留していたHeも前記真空ポンプによって徐々に外部へと排出されるため、第2状態に切り替わってから時間が経過するにつれてイオン検出器に到達するHeやXの数も徐々に減少していく。On the other hand, in the second state, since the potential of the filament is equal to or higher than the potential of the ionization chamber, the force for accelerating the thermoelectrons generated by the filament to the ionization chamber is lost. Therefore, the thermoelectrons are not introduced into the ionization chamber, and the sample ions M + , helium ions He + and metastable helium He * are not generated in the ionization chamber. Therefore, when the mass spectrometer according to the present invention is switched from the first state to the second state, the sample ion M + is not detected by the ion detector, is generated during the first state, and remains in the device. Only He * and unwanted ions X + derived from it can be detected by the ion detector. However, during the second state without new the He * is generated, to be discharged to gradually outside by the He * also the vacuum pump which have remained in the system, switched to the second state As time passes, the number of He * and X + reaching the ion detector gradually decreases.

そこで、前記第1状態と前記第2状態とを交互に切り替えながら試料の質量分析を行い、その間に検出器で取得された信号のうち、前記第1状態で得られた信号のみを用いてマススペクトルを生成すれば、He由来のノイズの影響を受けない、試料成分のみに由来するマススペクトルを得ることができる。Therefore, mass analysis of the sample is performed while alternately switching the first state and the second state, and a mass is obtained using only the signal obtained in the first state among the signals acquired by the detector during that time. If a spectrum is generated, it is possible to obtain a mass spectrum derived only from the sample component, which is not affected by noise derived from He * .

すなわち、上記本発明に係る質量分析装置は、
更に、
e)一つの試料について質量分析を行う間に、前記第1状態と前記第2状態とを交互に繰り返すよう前記状態切替手段を制御する制御手段と、
f)前記イオン化室で生成されたイオンを該イオン化室の外部に引き出すイオン引き出し手段と、
g)前記イオン引き出し手段によって前記イオン化室から引き出された前記イオンを質量電荷比に基づいて分離する質量分離部と、
h)前記イオンのうち前記質量分離部を通過したイオンを検出する検出器と、
i)前記一つの試料の質量分析の間に前記検出器で取得された検出信号のうち、前記第1状態で取得された信号を用いて該試料のマススペクトルを生成するデータ処理部と、
を有するものとすることができる。
That is, the mass spectrometer according to the present invention is
Furthermore,
e) control means for controlling the state switching means to alternately repeat the first state and the second state while performing mass spectrometry on one sample;
f) ion extracting means for extracting the ions generated in the ionization chamber to the outside of the ionization chamber;
g) a mass separation unit for separating the ions extracted from the ionization chamber by the ion extracting means based on mass-to-charge ratio;
h) a detector that detects ions of the ions that have passed through the mass separation unit;
i) a data processing unit that generates a mass spectrum of the sample using a signal acquired in the first state among detection signals acquired by the detector during mass analysis of the one sample;
It is possible to have

ここで、「一つの試料について質量分析を行う間」とは、前記質量分析装置又は該質量分析装置の前段に接続されたガスクロマトグラフへの1回の試料導入に伴う質量分析の開始から終了までの時間を意味する。   Here, "during mass analysis of one sample" means from the start to the end of mass analysis accompanying one sample introduction to the mass spectrometer or a gas chromatograph connected to the front stage of the mass spectrometer. Means time.

上記のような構成において前記制御手段は、例えば前記第1状態が開始されてから所定の時間Aが経過した時点で前記第2状態への切り替えを行い、その後、更に所定の時間Bが経過した時点で前記第1状態への切り替えを行うという動作を繰り返し実行するものとすることができる。前記の時間Aは、例えば、前記質量分析装置において前記第1状態を開始してからHe等に由来するノイズ成分が検出されるようになるまでの時間を調べることにより、該時間に基づいて予め決定することができる。また、前記の時間Bは、前記質量分析装置において前記第2状態を開始してからHe等に由来するノイズが検出されなくなるまでの時間を調べることにより、該時間に基づいて予め決定することができる。In the configuration as described above, the control means switches to the second state, for example, when a predetermined time A has elapsed since the start of the first state, and then a predetermined time B has elapsed. The operation of switching to the first state may be repeatedly performed at a point in time. The time A is, for example, based on the time from the start of the first state in the mass spectrometer to the time when a noise component derived from He * or the like is detected. It can be determined in advance. In addition, the time B may be determined in advance based on the time by examining the time from when the second state is started in the mass spectrometer to when noise derived from He * is not detected. Can.

あるいは、前記制御手段は、前記検出器による検出信号に基づいて第1状態と第2状態を切り替えるタイミングを決定するものとしてもよい。この場合、例えば第1状態の開始後、一定時間毎(例えば1回の質量スキャンが完了する毎)にその間に得られた検出信号の合計値を求め、該合計値が第1状態の開始直後の値からある程度増加した時点(すなわちHe等に由来するノイズの影響がある程度大きくなった時点)で第2状態への切り替えを行う。そして、該第2状態の開始後、一定時間毎の検出信号の合計値が第2状態の開始直後の値からある程度減少した時点(すなわちHeに由来するノイズの影響がある程度小さくなった時点)で第1状態への切り替えを行う、といったことが考えられる。Alternatively, the control means may determine the timing of switching the first state and the second state based on the detection signal from the detector. In this case, for example, after the start of the first state, the total value of detection signals obtained during that time is determined every fixed time (for example, every time one mass scan is completed), and the total value immediately after the start of the first state Is switched to the second state at a point when it increases to some extent from the value of (that is, when the influence of noise derived from He * or the like becomes rather large). Then, after the start of the second state, (the time when the influence of noise is decreased to a certain extent derived i.e. the He *) the total value of the detection signal for each predetermined time point to some extent decreased from the value immediately after the start of the second state It is conceivable that switching to the first state is performed.

上記のような制御を行うことにより、前記第1状態において検出器で取得される検出信号を、ほぼHe由来ノイズを含まないものとすることができる。   By performing the control as described above, the detection signal obtained by the detector in the first state can be made substantially free of He-derived noise.

また、上記本発明に係る質量分析装置は、
前記質量分離部が、該質量離部を通過させるイオンの質量電荷比を一定の周期で走査するものであって、
前記制御手段が、前記質量分離部による前記周期の所定のタイミングに合わせて前記第2状態から第1状態への切り替えを行うものであるものとすることが望ましい。
Further, the mass spectrometer according to the present invention is
The mass separation portion, be one which scans the mass-to-charge ratio of ions passing the mass fraction away portion at a fixed period,
It is preferable that the control means performs switching from the second state to the first state in accordance with a predetermined timing of the cycle by the mass separation unit.

これにより、前記質量分離部における質量走査の特定のタイミング(例えば各質量走査の開始と同時、又は1回の質量走査が完了してから次の質量走査が開始されるまでの間の任意の時点)において第2状態から第1状態への切り替えを行うことにより、イオンを効率よく前記検出器に導入することが可能となる。   Thereby, a specific timing of mass scanning in the mass separation unit (for example, simultaneous with the start of each mass scanning, or any time between one mass scanning being completed and the next mass scanning being started) Ions can be efficiently introduced into the detector by switching from the second state to the first state.

あるいは、上記本発明に係る質量分析装置は、
更に、
e)一つの試料について質量分析を行う間に、前記第1状態から前記第2状態への切り替えを少なくとも1回実行するように前記状態切替手段を制御する制御手段と、
f)前記イオン化室で生成されたイオンを該イオン化室の外部に引き出すイオン引き出し手段と、
g)前記イオン引き出し手段によって前記イオン化室から引き出された前記イオンを質量電荷比に基づいて分離する質量分離部と、
h)前記イオンのうち前記質量分離部を通過したイオンを検出する検出器と、
i)前記一つの試料の質量分析の間に前記検出器で取得された検出信号のうち、前記第1状態で取得された信号から前記第2状態で取得された信号を減算することにより該試料のマススペクトルを生成するデータ処理部と、
を有するものとすることもできる。
Alternatively, the mass spectrometer according to the present invention is
Furthermore,
e) control means for controlling the state switching means to perform switching from the first state to the second state at least once while performing mass spectrometry on one sample;
f) ion extracting means for extracting the ions generated in the ionization chamber to the outside of the ionization chamber;
g) a mass separation unit for separating the ions extracted from the ionization chamber by the ion extracting means based on mass-to-charge ratio;
h) a detector that detects ions of the ions that have passed through the mass separation unit;
i) the sample obtained by subtracting the signal obtained in the second state from the signal obtained in the first state among detection signals obtained by the detector during mass analysis of the one sample A data processing unit that generates a mass spectrum of
It is also possible to have

上述の通り、本発明に係る質量分析装置において、前記第1状態を開始した直後は試料イオンMのみが検出器に到達するが、その後、ある程度時間が経過するとHeやそれに由来する不所望のイオンXも検出器に到達するようになる。従って、第1状態をある程度の時間継続すれば、該第1状態の間に得られる検出信号は前記試料イオンMに由来する信号と、He及びXに由来するノイズ成分とを含んだものとなる。また、上述の通り、本発明に係る質量分析装置を第1状態から前記第2状態に切り替えると、その直後から試料イオンMは検出器で検出されなくなるが、He及びXは暫くの間、検出器に到達して検出され、その後、次第に検出されなくなる。従って、第2状態の実行時間を適当な長さとすることにより、該第2状態の間に得られる検出信号を、ほぼHe及びXのみに由来するノイズ成分から成るものとすることができる。As described above, in the mass spectrometer according to the present invention, only the sample ion M + reaches the detector immediately after the first state is started, but then, after a certain amount of time has elapsed, He * or the undesired source thereof Ion X + will also reach the detector. Therefore, if the first state is continued for a certain period of time, the detection signal obtained during the first state includes the signal derived from the sample ion M + and the noise component derived from He * and X + It becomes a thing. Further, as described above, when the mass spectrometer according to the present invention is switched from the first state to the second state, the sample ion M + is not detected by the detector immediately after that but He * and X + are for a while Meanwhile, the detector is reached and detected, and then gradually not detected. Therefore, by setting the execution time of the second state to an appropriate length, the detection signal obtained during the second state can be made up of noise components derived substantially from He * and X + only. .

そのため、上記のように前記データ処理部において前記第1状態で得られた信号から前記第2状態で得られた信号を減算することにより、ノイズ成分の影響を除去することができ、試料成分のみに由来するマススペクトルを得ることができる。   Therefore, as described above, by subtracting the signal obtained in the second state from the signal obtained in the first state in the data processing unit, the influence of the noise component can be removed, and only the sample component can be removed. It is possible to obtain a mass spectrum derived from

なお、前記データ処理部では、まず、前記第1状態で得られた検出信号から第2状態で得られた検出信号を減算し、その後、減算後の信号に基づいて前記試料のマススペクトルを生成するものとしてもよく、あるいは、まず、第1状態で得られた検出信号からマススペクトルを生成すると共に第2状態で得られた検出信号からマススペクトルを生成し、その後、前者のマススペクトルから後者のマススペクトルを減算することにより、前記試料のマススペクトルを生成するようにしてもよい。   The data processing unit first subtracts the detection signal obtained in the second state from the detection signal obtained in the first state, and then generates a mass spectrum of the sample based on the signal after the subtraction. Alternatively, first, a mass spectrum is generated from the detection signal obtained in the first state and a mass spectrum is generated from the detection signal obtained in the second state, and then the latter is generated from the mass spectrum of the former. The mass spectrum of the sample may be generated by subtracting the mass spectrum of

なお、上記本発明に係る質量分析装置は、
前記電位差発生手段が、前記フィラメントで生成される熱電子を前記イオン化室に向かって加速させるような直流バイアス電圧を該フィラメント又は該イオン化室に印加するものであって、
前記状態切替手段が、該電位差発生手段による電圧印加のオンオフを切り替えることにより、前記第1状態と前記第2状態との切り替えを行うものとすることができる。
The mass spectrometer according to the present invention is
The potential difference generation means applies a DC bias voltage to the filament or the ionization chamber so as to accelerate the thermoelectrons generated in the filament toward the ionization chamber.
The state switching means may switch between the first state and the second state by switching on / off of voltage application by the potential difference generation means.

なお、上記本発明に係る質量分析装置は、上記のようにHeをキャリアガスとして使用する場合に限らず、他の希ガスをキャリアガスとして使用する場合においても同様に適用することができる。   The mass spectrometer according to the present invention is applicable not only to the case where He is used as a carrier gas as described above, but also to the case where another noble gas is used as a carrier gas.

以上の通り、本発明に係る質量分析装置によれば、イオン源の構成を大きく変更することなく、He等のキャリアガスに由来するバックグラウンドの発生を効果的に低減することが可能となる。   As described above, according to the mass spectrometer of the present invention, it is possible to effectively reduce the generation of the background derived from the carrier gas such as He without largely changing the configuration of the ion source.

本発明の一実施形態に係る質量分析装置を備えたGC−MSシステムの要部構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The principal part block diagram of the GC-MS system provided with the mass spectrometer which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態におけるイオン源の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of the ion source in the embodiment. 同実施形態における試料の分析手順の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the analysis procedure of the sample in the embodiment. 同実施形態における試料の分析手順の別の例を示すフローチャート。The flowchart which shows another example of the analysis procedure of the sample in the embodiment.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明を行う。図1は本実施形態に係る質量分析装置を含むGC−MSシステムの概略構成図である。このGC−MSシステムは、GC部100と、MS部300と、これらの動作を制御すると共に、MS部300で得られた測定データを処理するための制御/処理部400と、を備えている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a GC-MS system including a mass spectrometer according to the present embodiment. The GC-MS system includes a GC unit 100, an MS unit 300, and a control / processing unit 400 for controlling the operation of the unit and processing measurement data obtained by the MS unit 300. .

GC部100においては、ヘリウム等のキャリアガスが一定流量で試料気化室110を経てカラム130に供給される。制御/処理部400からの指示により所定のタイミングでインジェクタ120から試料気化室110に微量の試料が注入されると、該試料は瞬時に気化し、キャリアガス流に乗ってカラム130に導入される。そして、該試料がカラムオーブン140により温調されたカラム130を通過する間に、該試料に含まれる各種成分が分離され、時間的にずれてカラム130の出口から流出する。   In the GC unit 100, a carrier gas such as helium is supplied to the column 130 through the sample vaporization chamber 110 at a constant flow rate. When a small amount of sample is injected from the injector 120 into the sample vaporization chamber 110 at a predetermined timing according to an instruction from the control / processing unit 400, the sample is instantaneously vaporized and introduced into the column 130 on the carrier gas flow. . Then, while the sample passes through the column 130 temperature-controlled by the column oven 140, various components contained in the sample are separated and flow out from the outlet of the column 130 with time lag.

カラム130から流出する試料ガスはGC部100とMS部300の間に設けられたインターフェース部200を経てMS部300のイオン源320に導入される。試料ガスに含まれる成分分子はイオン源320において電子イオン化法によりイオン化される。生成されたイオンは引き出し電極330が作る電界によってイオン源320の外側に引き出され、イオン輸送光学系340により収束されて質量分離部350に導入される。質量分離部350に設けられた四重極マスフィルタ351には直流電圧と高周波電圧(RF電圧)とを重畳した電圧が印加され、該印加電圧に応じた特定の質量電荷比(m/z)を有するイオンのみが前記空間を通過し、検出器前イオンレンズ360で収束された上で検出器370に到達して検出される。検出器370による検出信号はA/D変換器371でデジタルデータに変換されて制御/処理部400に入力される。   The sample gas flowing out of the column 130 is introduced into the ion source 320 of the MS unit 300 through the interface unit 200 provided between the GC unit 100 and the MS unit 300. Component molecules contained in the sample gas are ionized in the ion source 320 by electron ionization. The generated ions are extracted to the outside of the ion source 320 by the electric field generated by the extraction electrode 330, focused by the ion transport optical system 340, and introduced into the mass separation unit 350. A voltage obtained by superimposing a DC voltage and a high frequency voltage (RF voltage) is applied to a quadrupole mass filter 351 provided in the mass separation unit 350, and a specific mass-to-charge ratio (m / z) according to the applied voltage. Only the ions having y pass through the space, are converged by the pre-detector ion lens 360, and reach the detector 370 to be detected. A detection signal from the detector 370 is converted into digital data by the A / D converter 371 and input to the control / processing unit 400.

なお、四重極マスフィルタ351への印加電圧は、制御/処理部400による制御の下に、所定の電圧範囲で繰り返し走査される。これによりMS部300では、時間経過に伴ってGC部100から順次導入される試料ガスに対し、所定の質量電荷比範囲のスキャン測定が繰り返し実行され、制御/処理部400には、質量電荷比、時間、信号強度をディメンジョンとするデータが入力される。なお、上記のイオン源320、イオン輸送光学系340、四重極マスフィルタ351、検出器前イオンレンズ360、及び検出器370は、真空ポンプ311、312、313により真空吸引される真空チャンバ310内に配設されている。これらの真空ポンプ311、312、313を用いた差動排気により、真空チャンバ310内は、イオン源320が配設された空間から検出器370が配設された空間に向かって徐々に真空度が高くなるよう構成されている。   The voltage applied to the quadrupole mass filter 351 is repeatedly scanned within a predetermined voltage range under the control of the control / processing unit 400. Thereby, in the MS unit 300, scan measurement of a predetermined mass-to-charge ratio range is repeatedly performed on the sample gas sequentially introduced from the GC unit 100 with the passage of time, and the control / processing unit 400 Data having dimensions of time, signal strength are input. The ion source 320, the ion transport optical system 340, the quadrupole mass filter 351, the pre-detector ion lens 360, and the detector 370 described above are in the vacuum chamber 310 vacuum-sucked by the vacuum pumps 311, 312, 313. Are located in By differential pumping using these vacuum pumps 311, 312, 313, the vacuum chamber 310 is gradually evacuated from the space in which the ion source 320 is disposed toward the space in which the detector 370 is disposed. It is configured to be high.

制御/処理部400の実体はCPU、メモリ、及びHDD等の大容量記憶装置を備えたパーソナルコンピュータ等のコンピュータであり、該コンピュータには、ユーザ(分析担当者)が分析条件等を入力するためのキーボードやマウス等のポインティングデバイスから成る操作部430と、液晶ディスプレイ等から成る表示部440が接続されている。また、制御/処理部400は、機能ブロックとして、分析制御部410及びデータ処理部420を備えている。これらはいずれも、前記コンピュータに内蔵されたCPUが該コンピュータに予めインストールされた専用の制御・処理ソフトウエアをメモリに読み出して実行することによりソフトウエア的に実現される機能手段である。   The substance of the control / processing unit 400 is a computer such as a personal computer provided with a CPU, a memory, and a large-capacity storage device such as an HDD, and in this computer, a user (person in charge of analysis) inputs analysis conditions and the like. An operation unit 430 formed of a keyboard, a pointing device such as a mouse, and a display unit 440 formed of a liquid crystal display or the like are connected. The control / processing unit 400 further includes an analysis control unit 410 and a data processing unit 420 as functional blocks. These are all functional units that are realized as software by the CPU built in the computer reading out dedicated control and processing software pre-installed in the computer to the memory and executing the software.

続いて、本発明の特徴的要素であるイオン源320の構成について詳しく説明する。図2は、図1のGC−MSシステムにおけるイオン源320の構成を示す模式図である。このイオン源は、内部で試料をイオン化するためのイオン化室321と、熱電子を発生させるフィラメント322と、イオン化室321を通過した熱電子を収集するためのトラップ電極323(ターゲット、電子コレクタともよばれる)とを備えている。   Subsequently, the configuration of the ion source 320, which is a characteristic element of the present invention, will be described in detail. FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the ion source 320 in the GC-MS system of FIG. The ion source includes an ionization chamber 321 for ionizing a sample inside, a filament 322 generating thermal electrons, and a trap electrode 323 (target or electron collector for collecting thermal electrons having passed through the ionization chamber 321). And).

真空雰囲気中に配置されたイオン化室321の一つの壁面には試料導入管210が接続されており、前記GC部100からインターフェース部200を経てMS部300に到達した分析対象の試料分子を含む試料ガスは、この試料導入管210を通してイオン化室321の内部に導入される。更にイオン化室321には、この試料ガスの導入方向と略直交する方向(図では上下方向)に位置する2つの壁面の一方に電子導入口321aが、他方に電子出射口321bが穿設され このうち電子導入口321aの外側にはフィラメント322が配置され、電子出射口321bの外側にはトラップ電極323が配置されている。また、イオン化室321の更に別の壁面にはイオン化室321内で生成されたイオンを外部に引き出すためのイオン出射口321cが形成されている。   A sample introduction tube 210 is connected to one wall of the ionization chamber 321 disposed in a vacuum atmosphere, and the sample containing the sample molecules to be analyzed that has reached the MS unit 300 from the GC unit 100 via the interface unit 200. Gas is introduced into the ionization chamber 321 through the sample introduction tube 210. Furthermore, in the ionization chamber 321, an electron inlet 321a is formed in one of two wall surfaces positioned in a direction (vertical direction in the figure) substantially orthogonal to the introduction direction of the sample gas, and an electron outlet 321b is formed in the other. Among them, the filament 322 is disposed outside the electron inlet 321a, and the trap electrode 323 is disposed outside the electron outlet 321b. Further, an ion outlet 321 c for extracting the ions generated in the ionization chamber 321 to the outside is formed on another wall surface of the ionization chamber 321.

フィラメント322には加熱電流源324が接続されており、加熱電流源324からフィラメント322に加熱電流が供給されると、フィラメント322の温度が上昇して熱電子が放出される。更に、フィラメント322はスイッチ325(本発明における状態切替手段に相当)を介して第1バイアス電圧源326(本発明における電位差発生手段に相当)が接続されており、スイッチ325が閉状態(ON状態)のときには、フィラメント322は第1バイアス電圧源326により負電位(例えば−70V)にバイアスされている。また、イオン化室321は接地されており、トラップ電極323は第2バイアス電圧源327により正電位(例えば10V)にバイアスされている。   A heating current source 324 is connected to the filament 322, and when a heating current is supplied from the heating current source 324 to the filament 322, the temperature of the filament 322 rises and thermal electrons are emitted. Further, the filament 322 is connected to the first bias voltage source 326 (corresponding to potential difference generation means in the present invention) via the switch 325 (corresponding to the state switching means in the present invention), and the switch 325 is closed (ON state ), The filament 322 is biased by the first bias voltage source 326 to a negative potential (e.g. -70 V). Further, the ionization chamber 321 is grounded, and the trap electrode 323 is biased to a positive potential (for example, 10 V) by the second bias voltage source 327.

上記の通り、スイッチ325をONにした状態(以下これを「第1状態」とよぶ)では、フィラメント322の電位は−70V、イオン化室321の電位は0Vとなる。そのため、フィラメント322で発生した熱電子は、この電位差によって加速され、電子導入口321aを通してイオン化室321内に入る。イオン化室321内で試料分子(M)に熱電子(e)が接触すると、M + e → M + 2e のようにして試料イオンMが生成される。また、このとき、試料分子と共にイオン化室321に導入されたキャリアガス(He)の分子にも熱電子が接触し、ヘリウムイオンHeや準安定状態のヘリウム分子Heが生成される。上記によりイオン化室321内で発生した正イオン(MやHe)は、引き出し電極330(図1のみに示す)により形成される電場によってイオン出射口321cを経てイオン化室321の外部へと引き出される。一方、熱電子や上記のような正イオンの生成に伴って分子から放出された電子は、イオン化室321とトラップ電極323の間に形成された電位差(イオン化室321側が0Vでトラップ電極323側が10V)によって電子出射口321bを通ってトラップ電極323に到達する。これによってトラップ電極323にはトラップ電流が流れる。トラップ電極323には、このトラップ電流を検出する電流検出部328が接続されており、電流検出部328による検出信号はA/D変換器329でデジタルデータに変換されて制御/処理部400に入力される。トラップ電極323に捕捉される電子数はフィラメント322から放出された電子数に依存するから、トラップ電流が一定になるように加熱電流源324をフィードバック制御することにより、フィラメント322での熱電子の発生量を略一定に維持し、イオン化室321内でのイオン化を安定化することができる。As described above, in the state where the switch 325 is turned on (hereinafter referred to as the “first state”), the potential of the filament 322 is −70 V, and the potential of the ionization chamber 321 is 0 V. Therefore, the thermoelectrons generated in the filament 322 are accelerated by this potential difference and enter the ionization chamber 321 through the electron inlet 321a. When the thermoelectrons (e ) contact the sample molecules (M) in the ionization chamber 321, sample ions M + are generated as M + e → M + + 2 e . At this time, thermions also contact the molecules of the carrier gas (He) introduced into the ionization chamber 321 together with the sample molecules, and helium ions He + and metastable helium molecules He * are generated. The positive ions (M + and He + ) generated in the ionization chamber 321 as described above are extracted to the outside of the ionization chamber 321 through the ion outlet 321 c by the electric field formed by the extraction electrode 330 (shown only in FIG. 1). Be On the other hand, the potential difference formed between the ionization chamber 321 and the trap electrode 323 (0 V at the ionization chamber 321 side and 10 V at the trap electrode 323 side) is generated by the generation of thermal electrons and positive ions as described above. To the trap electrode 323 through the electron exit 321b. Thus, a trap current flows in the trap electrode 323. The trap electrode 323 is connected to a current detection unit 328 for detecting the trap current, and a detection signal from the current detection unit 328 is converted into digital data by the A / D converter 329 and input to the control / processing unit 400. Be done. Since the number of electrons trapped by the trap electrode 323 depends on the number of electrons emitted from the filament 322, the feedback control of the heating current source 324 so that the trap current becomes constant generates generation of thermal electrons in the filament 322. The amount can be maintained substantially constant to stabilize the ionization in the ionization chamber 321.

一方、上記のスイッチ325をOFFにした状態(以下これを「第2状態」とよぶ)では、第1バイアス電圧源326からフィラメント322にバイアス電圧が印加されないため、フィラメントの電位はイオン化室321の電位(0V)とほぼ等しくなる。その結果、フィラメント322で発生した熱電子をイオン化室321に加速する力が失われるため、熱電子がイオン化室321に導入されなくなる。このため、上記のような試料分子やキャリアガス分子のイオン化が行われず、試料イオンMやヘリウムイオンHeが発生しない状態となる。なお、この間にイオン化室321に導入された試料ガスやキャリアガスは、真空ポンプ311、312、313の作用により徐々に真空チャンバ310の外部に排出されていく。On the other hand, in the state where the switch 325 is turned off (hereinafter referred to as the “second state”), no bias voltage is applied from the first bias voltage source 326 to the filament 322, so the potential of the filament is in the ionization chamber 321. It becomes almost equal to the potential (0 V). As a result, since the force of accelerating the thermoelectrons generated by the filament 322 into the ionization chamber 321 is lost, the thermoelectrons are not introduced into the ionization chamber 321. Therefore, ionization of sample molecules and carrier gas molecules as described above is not performed, and sample ions M + and helium ions He + are not generated. The sample gas and the carrier gas introduced into the ionization chamber 321 during this time are gradually discharged to the outside of the vacuum chamber 310 by the actions of the vacuum pumps 311, 312, and 313.

上記第2状態の間(すなわち第1バイアス電圧源326からフィラメント322へのバイアス電圧の印加を停止している間)も、加熱電流源324によるフィラメント322への加熱電流の供給は継続する。これは、加熱電流の供給を停止することでフィラメント322の温度が低下してしまい、その後に加熱電流の供給及びイオン化室321への熱電子の導入を再開した際に、フィラメント322からの熱電子の発生状態が不安定となるのを防ぐためである。なお、イオン化室321への熱電子の導入を停止している間は、トラップ電極323に熱電子が到達しないため、上述のようなトラップ電流の検出値に基づく加熱電流源324のフィードバック制御を行うことはできない。そのため、この間には、例えばスイッチ325をONからOFFに切り替える直前に電流検出部328で検出されたトラップ電流の値に基づいて、加熱電流源324の制御を行う(すなわちスイッチをOFFにする直前と同等の加熱電流を供給し続ける)ものとする。   Also during the second state (that is, while the application of the bias voltage from the first bias voltage source 326 to the filament 322 is stopped), the supply of the heating current to the filament 322 by the heating current source 324 continues. This is because the temperature of the filament 322 is lowered by stopping the supply of the heating current, and when the supply of the heating current and the introduction of the thermions into the ionization chamber 321 are resumed, the thermoelectrons from the filament 322 To prevent the occurrence of Since the thermoelectrons do not reach the trap electrode 323 while the introduction of the thermoelectrons to the ionization chamber 321 is stopped, the feedback control of the heating current source 324 based on the detected value of the trap current as described above is performed. It is not possible. Therefore, during this time, for example, the control of the heating current source 324 is performed based on the value of the trap current detected by the current detection unit 328 immediately before switching the switch 325 from ON to OFF (that is, just before turning OFF the switch). Keep supplying the same heating current).

以下、本実施形態に係るGC−MSシステムを用いた試料の分析手順の一例について図3のフローチャートを参照しつつ説明を行う。   Hereinafter, an example of the analysis procedure of the sample using the GC-MS system according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、ユーザが操作部430で所定の操作を行うことにより、制御/処理部400に対してGC−MSによる試料の分析開始を指示すると、分析制御部410がGC部100のインジェクタ120を制御してGC部100内のキャリアガスの流れの中に試料を導入する(ステップS11)。その後、ある程度時間が経過してカラム130から試料成分が流出し始める頃になると、分析制御部410の制御の下にMS部300による質量分析(所定の質量電荷比範囲におけるスキャン測定)が開始される(ステップS12)。該質量分析の開始時点では、MS部300は第1状態とされ(ステップS13)、フィラメント322で生成された熱電子がイオン化室321に導入される状態となっている。そして、第1状態を開始した時点から所定の時間Aが経過した時点(すなわちステップS14でYesになった時点)で、分析制御部410の制御の下にスイッチ325をOFFにすることで第1状態から第2状態への切り替えを行う(ステップS15)。なお、上記の第1状態及び第2状態の間、MS部300によるスキャン測定は一定の時間間隔で繰り返し実行される。その後、第2状態の開始から所定の時間Bが経過した時点(すなわちステップS16でYesになった時点)で、分析制御部410の制御の下にスイッチ325をONにすることで第2状態から第1状態への切り替えを行う(ステップS13)。   First, when the user instructs the control / processing unit 400 to start analyzing a sample by GC-MS by performing a predetermined operation using the operation unit 430, the analysis control unit 410 controls the injector 120 of the GC unit 100. Then, a sample is introduced into the flow of the carrier gas in the GC unit 100 (step S11). Thereafter, when it is about time the sample component starts to flow out of the column 130 after a certain amount of time, mass analysis (scan measurement in a predetermined mass-to-charge ratio range) by the MS unit 300 is started under the control of the analysis control unit 410. (Step S12). At the start of mass spectrometry, the MS unit 300 is in the first state (step S13), and the thermoelectrons generated by the filament 322 are in a state of being introduced into the ionization chamber 321. Then, when a predetermined time A has elapsed from the time when the first state is started (that is, when Yes in step S14), the switch 325 is turned off under the control of the analysis control unit 410. The state is switched to the second state (step S15). Note that, during the first state and the second state described above, scan measurement by the MS unit 300 is repeatedly performed at fixed time intervals. After that, when a predetermined time B has elapsed from the start of the second state (that is, when Yes in step S16), the switch 325 is turned on under the control of the analysis control unit 410 to start from the second state Switching to the first state is performed (step S13).

上記において、第1状態では、熱電子がイオン化室321に導入されるため、試料導入管210からイオン化室321に導入された試料ガス及びキャリアガスは該熱電子との接触によってイオン化される。これらのイオン、すなわち上述の試料イオンM及びヘリウムイオンHeは直ちに引き出し電極330によって加速され、イオン出射口321cを経てイオン化室321から引き出される。そして、ヘリウムイオンHeは、イオン輸送光学系340又は質量分離部350で適当な電磁界を印加することにより除去され、試料イオンMのみが質量分離部350を通過して検出器370で検出される。In the above, since the thermoelectrons are introduced into the ionization chamber 321 in the first state, the sample gas and the carrier gas introduced into the ionization chamber 321 from the sample introduction tube 210 are ionized by contact with the thermoelectrons. These ions, ie, the above-described sample ions M + and helium ions He + are immediately accelerated by the extraction electrode 330 and extracted from the ionization chamber 321 through the ion outlet 321 c. Then, the helium ion He + is removed by applying an appropriate electromagnetic field in the ion transport optical system 340 or the mass separation unit 350, and only the sample ion M + passes through the mass separation unit 350 and is detected by the detector 370 Be done.

一方、このときイオン化室321ではキャリアガスと熱電子の接触により準安定状態のヘリウム分子Heも生成され、該Heやそれに起因して生じた不所望のイオンX(以下、「He等」と略称する)の一部も検出器370で検出される。但し、Heは電気的に中性であるため、引き出し電極330によってイオン化室321から引き出されることはなく、真空チャンバ310内の気圧差に従って徐々にイオン化室321から外部へと移動する。そのため、第1状態が開始されてからHe等が検出器370に到達するようになるまでには或る程度の時間差がある。そこで、例えば、この時間差を予め求めておき、該時間差よりも十分短い時間を前記所定の時間Aとすることにより、He等が検出器370に到達し始める前に第1状態から第2状態への切り替えを行うことができる。そのため、上記のステップ13からステップS14でYesになるまでの間に検出器370から出力される検出信号は、試料イオンMのみに由来するものとみなすことができる。なお、この例では、前記第1状態を継続している間に少なくとも1回はMS部300によるスキャン測定を行う必要がある。そのため、前記時間Aは該スキャン測定1回分の実行時間よりも長い時間とする。On the other hand, this time helium molecules the He * also metastable state by the contact of the ionization chamber 321 in the carrier gas and the thermal electrons are generated, said the He * or undesired ions X that occur due to it + (hereinafter, "the He * A portion of “etc.” is also detected by the detector 370. However, since He * is electrically neutral, it is not extracted from the ionization chamber 321 by the extraction electrode 330, and gradually moves from the ionization chamber 321 to the outside according to the pressure difference in the vacuum chamber 310. Therefore, there is a certain time difference from when the first state is started until He * and the like reach the detector 370. Therefore, for example, by obtaining the time difference in advance and setting the time which is sufficiently shorter than the time difference as the predetermined time A, the first state to the second state before He * and the like start to reach the detector 370 You can switch to Therefore, the detection signal output from the detector 370 during the period from Step 13 to Step S14 described above can be regarded as originating only from the sample ion M + . In this example, it is necessary to perform scan measurement by the MS unit 300 at least once while continuing the first state. Therefore, the time A is longer than the execution time of one scan measurement.

一方、第2状態では、熱電子がイオン化室321に導入されないため、試料イオンM、ヘリウムイオンHe、及び準安定ヘリウムHeのいずれも生成されない状態となる。上述の通り、第1状態で生成されたMは直ちに検出器370に到達して検出されるため、第2状態において検出器370から出力される検出信号は、第1状態で生成されて真空チャンバ310内に残留しているHe等に由来するものと考えられる。但し、真空チャンバ310内に残留しているHe等は真空ポンプ311、312、313によって徐々に真空チャンバ310の外に排出されるため、これらも次第に検出器370で検出されなくなる。そこで、第2状態を開始してからHe等が検出器370で検出されなくなるまでの時間を予め求めておき、その時間を前記所定の時間Bとすることにより、He等の影響がなくなった時点で速やかに第2状態から第1状態への切り替えを行うことができる。On the other hand, in the second state, since the thermal electrons are not introduced into the ionization chamber 321, none of the sample ions M + , helium ions He + , and metastable helium He * are generated. As described above, since the M + generated in the first state immediately reaches the detector 370 and detected, the detection signal output from the detector 370 in the second state is generated in the first state and the vacuum is generated. It is considered to be derived from He * or the like remaining in the chamber 310. However, since He * and the like remaining in the vacuum chamber 310 are gradually discharged out of the vacuum chamber 310 by the vacuum pumps 311, 312, 313, these are also gradually not detected by the detector 370. Therefore, the time from when the second state is started to when He * etc. is not detected by detector 370 is determined in advance, and by setting the time as the predetermined time B, the influence of He * etc. disappears. It is possible to quickly switch from the second state to the first state when the

GC部100への試料導入(ステップS11)から予め定められた時間が経過するまで(すなわちステップS17でYesになるまで)、ステップS13〜S17が繰り返し実行される。そして、ステップS17でYesになると、MS部300による質量分析が停止され(ステップS18)、続いてデータ処理部420によるデータ処理が実行される。すなわち、質量分析の開始(ステップS12)から終了(ステップS18)までの間に行われた複数回の第1状態で取得された検出信号の各々に基づいて、横軸に質量電荷比、縦軸に強度をとったマススペクトルが複数生成される(ステップS19)。   Steps S13 to S17 are repeatedly executed until a predetermined time elapses from the sample introduction (step S11) to the GC unit 100 (that is, until Yes in step S17). When the result in step S17 is YES, mass spectrometry by the MS unit 300 is stopped (step S18), and then data processing by the data processing unit 420 is executed. That is, based on each of the detection signals obtained in the plurality of first states performed from the start (step S12) to the end (step S18) of mass spectrometry, the horizontal axis represents the mass-to-charge ratio, and the vertical axis A plurality of mass spectra whose intensities have been obtained are generated (step S19).

これら複数のマススペクトルは、それぞれ、前記ステップS12〜S18の間の各時刻にGC部100のカラム130から溶出した成分に対応するものであり、データ処理部420では、更にこれら複数のマススペクトルから前記試料に関するクロマトグラムが生成される。例えば、前記各マススペクトル上における所定の質量電荷比のイオンの強度(又は所定の質量電荷比範囲におけるイオン強度の最大値又は合計値)を縦軸に取り、時間(保持時間)を横軸にとることにより、前記試料のクロマトグラムを生成することができる。生成されたマススペクトル及びクロマトグラムはユーザが操作部430から所定の操作を行うことにより、表示部440の画面上に表示させることができる。   The plurality of mass spectra correspond to the components eluted from the column 130 of the GC unit 100 at each time between the steps S12 to S18, and the data processing unit 420 further generates the plurality of mass spectra from the plurality of mass spectra. A chromatogram for the sample is generated. For example, the intensity of ions of a predetermined mass-to-charge ratio (or the maximum value or the total value of the ion intensities in a predetermined mass-to-charge ratio range) on each mass spectrum is taken on the vertical axis, and time (retention time) is on the horizontal axis By taking it, a chromatogram of the sample can be generated. The generated mass spectrum and chromatogram can be displayed on the screen of the display unit 440 when the user performs a predetermined operation from the operation unit 430.

以上の通り、この例では、GC−MSシステムにおける試料分析の実行中に前記第1状態と第2状態とを交互に切り替えながらMS部300におけるスキャン測定を繰り返し実行する。そして、該スキャン測定によって得られた検出信号のうち、前記第1状態の間に取得された検出信号のみをマススペクトルの生成に使用する。上述の通り、この例において第1状態で得られる検出信号は、ほぼ試料イオンMのみに由来するものであるため、これにより、He等に由来するノイズの影響を含まないマススペクトルを得ることができる。As described above, in this example, scan measurement in the MS unit 300 is repeatedly performed while alternately switching between the first state and the second state during execution of sample analysis in the GC-MS system. Then, among the detection signals obtained by the scan measurement, only the detection signal obtained during the first state is used for generation of a mass spectrum. As described above, since the detection signal obtained in the first state in this example is substantially derived only from the sample ion M + , this obtains a mass spectrum that does not include the influence of noise derived from He * or the like. be able to.

なお、上記の例では、イオン源320を第2状態に切り替えた後、所定の時間Bが経過した時点で直ちに第1状態への切り替えを行うものとしたが、これに代えて、前記時間Bの経過後、質量分離部351における質量走査の所定のタイミングが来た時点で前記第2状態から第1状態への切り替えを行うものとすることが望ましい。これにより、イオン化室321で生成された試料イオンMを第1状態において効率よく検出器370に到達させることができる。この場合、前記「質量走査の所定のタイミング」は、予めMS部300に試料ガスを直接導入しつつ、質量走査の種々のタイミングで第2状態から第1状態への切り替えを行い、該第1状態において検出器370で検出される試料イオンMの強度が最も大きくなるタイミングを調べることにより決定することができる。In the above example, after the ion source 320 is switched to the second state, switching to the first state is performed immediately when a predetermined time B has elapsed, but instead of this, the time B is changed. It is desirable that the switching from the second state to the first state be performed when a predetermined timing of mass scanning in the mass separation unit 351 comes after the elapse of. Thereby, the sample ions M + generated in the ionization chamber 321 can efficiently reach the detector 370 in the first state. In this case, the “predetermined timing of mass scanning” is switched from the second state to the first state at various timings of mass scanning while introducing the sample gas directly to the MS unit 300 in advance. This can be determined by examining the timing when the intensity of the sample ion M + detected by the detector 370 in the state becomes the largest.

続いて、本実施形態に係るGC−MSシステムを用いた試料の分析手順の別の例について、図4のフローチャートを参照しつつ説明を行う。   Subsequently, another example of the analysis procedure of the sample using the GC-MS system according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 4.

まず、ユーザが操作部430で所定の操作を行うことにより、制御/処理部400に対してGC−MSによる試料の分析開始を指示すると、分析制御部410がGC部100のインジェクタ120を制御してGC部100内のキャリアガスの流れの中に試料を導入する(ステップS21)。その後、ある程度時間が経過してカラム130から試料成分が流出し始める頃になると、分析制御部410の制御の下にMS部300による質量分析(所定の質量電荷比範囲における質量スキャン)が開始される(ステップS22)。該質量分析の開始時点では、MS部300は第1状態とされ(ステップS23)、フィラメント322で生成された熱電子がイオン化室321に導入される。そして、第1状態を開始した時点から所定の時間A’が経過した時点(すなわちステップS24でYesになった時点)で、分析制御部410の制御の下にスイッチ325をOFFにすることで第1状態から第2状態への切り替えを行う(ステップS25)。なお、上記の第1状態及び第2状態の間、MS部300によるスキャン測定は一定の時間間隔で繰り返し実行される。   First, when the user instructs the control / processing unit 400 to start analyzing a sample by GC-MS by performing a predetermined operation using the operation unit 430, the analysis control unit 410 controls the injector 120 of the GC unit 100. Then, the sample is introduced into the flow of the carrier gas in the GC unit 100 (step S21). Thereafter, when it is about time when a certain amount of time passes and sample components start to flow out of the column 130, mass analysis (mass scan in a predetermined mass-to-charge ratio range) by the MS unit 300 is started under the control of the analysis control unit 410. (Step S22). At the start of the mass analysis, the MS unit 300 is brought into the first state (step S23), and thermions generated by the filament 322 are introduced into the ionization chamber 321. Then, when a predetermined time A 'has elapsed from the time when the first state is started (that is, when Yes in step S24), the switch 325 is turned off under the control of the analysis control unit 410. Switching from the 1 state to the second state is performed (step S25). Note that, during the first state and the second state described above, scan measurement by the MS unit 300 is repeatedly performed at fixed time intervals.

上述した通り、第1状態ではイオン化室321において試料イオンM、ヘリウムイオンHe及び準安定状態のヘリウム分子He等が生成される。このうち正電荷を有する試料イオンMとヘリウムイオンHeは、直ちに引き出し電極330の作用によってイオン出射口321cを経てイオン化室321の外部に引き出される。更にこのうちヘリウムイオンHeはイオン輸送光学系340や質量分離部350で適当な電磁界を印加することにより除去されるため、試料イオンMのみが検出器370で検出される。一方、Heやそれに起因して生じた不所望のイオンX(以下、「He等」と略称する)は、第1状態が開始されてから検出器に到達するようになるまでに或る程度時間を要する。そこで、例えば、この時間を予め求めておき、該時間よりも十分長い時間を前記所定の時間A’とする。これにより、第1状態において検出器370から出力される検出信号を、試料イオンMに由来する信号とHe*等に由来するノイズ成分の信号との両方を含んだものとすることができる。As described above, in the first state, sample ions M + , helium ions He +, metastable helium molecules He * and the like are generated in the ionization chamber 321. Among these, sample ions M + and helium ions He + having positive charges are immediately extracted to the outside of the ionization chamber 321 through the ion exit 321 c by the action of the extraction electrode 330. Among these, the helium ion He + is removed by applying an appropriate electromagnetic field by the ion transport optical system 340 and the mass separation unit 350, so that only the sample ion M + is detected by the detector 370. On the other hand, He * and undesired ions X + (hereinafter referred to as “He * etc.”) generated due to the He * or the like are generated from the time when the first state is started until they reach the detector. Time is required. Therefore, for example, this time is obtained in advance, and a time sufficiently longer than the time is set as the predetermined time A ′. Thereby, the detection signal output from the detector 370 in the first state can include both the signal derived from the sample ion M + and the signal of the noise component derived from He * or the like.

一方、第2状態では、熱電子がイオン化室に導入されないため、試料イオンM、ヘリウムイオンHe、及び準安定ヘリウムHeのいずれも生成されない状態となる。上述の通り、第1状態において生成されたMは直ちに検出器370に到達して検出されるため、第2状態において検出器370から出力される検出信号は、第1状態で生成されて真空チャンバ310内に残留しているHe等に由来するものとみなすことができる。但し、真空チャンバ310内に残留しているHe等は真空ポンプ311、312、313によって徐々に真空チャンバ310の外に排出されるため、これらも次第に検出器370で検出されなくなる。そこで、第2状態を開始してからHe等が検出器370で検出されなくなるまでの時間を予め求めておき、その時間よりも十分短い時間を前記所定の時間B’とする。これにより、第2状態において検出器370から出力される検出信号は、He等に由来するノイズ成分の信号のみからなるものとみなすことができる。なお、この例では、前記第1状態を継続している間、及び第2状態を継続している間に、それぞれ少なくとも1回はMS部300によるスキャン測定を行う必要がある。そのため、前記時間A’及び時間B’はいずれも該スキャン測定1回分の実行時間よりも長く設定する。以下では、前記時間A’及び時間B’をいずれもスキャン測定を複数回実行できる長さにしたものとして説明を行う。On the other hand, in the second state, since thermal electrons are not introduced into the ionization chamber, none of the sample ions M + , helium ions He + , and metastable helium He * are generated. As described above, since the M + generated in the first state immediately reaches the detector 370 and detected, the detection signal output from the detector 370 in the second state is generated in the first state and vacuumed. It can be considered as originating from He * or the like remaining in the chamber 310. However, since He * and the like remaining in the vacuum chamber 310 are gradually discharged out of the vacuum chamber 310 by the vacuum pumps 311, 312, 313, these are also gradually not detected by the detector 370. Therefore, a time from when the second state is started to when He * and the like are not detected by the detector 370 is determined in advance, and a time sufficiently shorter than the time is set as the predetermined time B '. As a result, the detection signal output from the detector 370 in the second state can be regarded as consisting only of the signal of the noise component derived from He * or the like. In this example, it is necessary to perform scan measurement by the MS unit 300 at least once while continuing the first state and continuing the second state. Therefore, both the time A ′ and the time B ′ are set longer than the execution time of one scan measurement. The following description will be made on the assumption that the time A ′ and the time B ′ are both long enough to perform scan measurement a plurality of times.

その後、第2状態の開始から所定の時間B’が経過した時点(すなわちステップS26でYesになった時点)で、分析制御部410の制御の下にMS部300による質量分析が停止される(ステップS27)。   After that, when a predetermined time B 'has elapsed from the start of the second state (that is, when Yes in step S26), mass spectrometry by the MS unit 300 is stopped under the control of the analysis control unit 410 ( Step S27).

なお、ここでは予めGC部100に試料を導入してから分析終了までに要する時間(例えばGC部100で分離された試料成分の全てがMS部300に到達するまでの時間)を求めておく。そして、該時間をこのGC−MSシステムによる試料分析の実行時間Cとし、該実行時間Cと前記の時間A’及び時間B’との関係が、A’+B’=Cとなるように時間A’及びB’を設定するものとする。   Here, the time required from the introduction of the sample to the GC unit 100 to the end of the analysis (for example, the time until all of the sample components separated by the GC unit 100 reach the MS unit 300) is determined in advance. And let this time be the execution time C of the sample analysis by this GC-MS system, and the relation between the execution time C and the above time A ′ and time B ′ is such that A ′ + B ′ = C. Set 'and B'.

以上によりGC−MSによる試料分析が完了すると、続いてデータ処理部420によるデータ処理が実行される。すなわち、まず第1状態の継続中(すなわちステップS23からステップS24でYesになるまでの間)に行われた複数回のスキャン測定で得られた検出信号から、該第1状態の継続中の各時刻におけるマススペクトルをそれぞれ生成する(ステップS28)。続いて、第2状態の継続中(すなわちステップS25からステップS26でYesになるまでの間)に行われた複数回のスキャン測定で得られた検出信号から、該第2状態の継続中の各時刻におけるマススペクトルを生成する(ステップS29)。そして、ステップS29で生成されたマススペクトルのうち適当なもの、例えばイオン強度の合計値が最も大きいものを減算用スペクトルとして決定し、ステップS28で得られた複数のマススペクトルのそれぞれから、前記減算用スペクトルを減算する(ステップS30)。   As described above, when sample analysis by GC-MS is completed, data processing by the data processing unit 420 is subsequently performed. That is, first, from detection signals obtained by a plurality of scan measurements performed during the first state (that is, from Step S23 to Step S24, Yes), each of the ongoing states of the first state is obtained. Mass spectra at time are respectively generated (step S28). Subsequently, from the detection signals obtained by a plurality of scan measurements performed during the second state (that is, from Step S25 to Step S26 when Yes), each of the ongoing states of the second state is obtained. A mass spectrum at time is generated (step S29). Then, among the mass spectra generated in step S29, a suitable one, for example, one having the largest total value of ion intensities is determined as a subtraction spectrum, and the subtraction is performed from each of the plurality of mass spectra obtained in step S28. Spectrum for the current spectrum is subtracted (step S30).

上述の通り、この例において第1状態で得られる検出信号は試料イオンMに由来する信号とHe等に由来するノイズ成分の信号との両方を含んでいる。従って、該検出信号に基づいて生成された各マススペクトル(ステップS28で生成されたもの)も、Mに由来するピークとHe等に由来するピークとの両方を含んだものとなる。一方、第2状態で得られた検出信号はHe等に由来するノイズ成分の信号のみから成るものであるため、該検出信号に基づいて生成されたマススペクトル(ステップS29で生成されたもの)もHe等に由来するピークのみを含んだものとなる。従って、上記のようにステップS28で生成された複数のマススペクトルのそれぞれからステップS29で生成されたマススペクトルを減算することにより、前記複数のマススペクトルからノイズ成分の影響を除去することができ、試料イオンMのピークのみを含むマススペクトルを得ることができる。As described above, the detection signal obtained in the first state in this example includes both the signal derived from the sample ion M + and the signal of the noise component derived from He * or the like. Therefore, each mass spectrum (produced in step S28) generated based on the detection signal also includes both the peak derived from M + and the peak derived from He * or the like. On the other hand, since the detection signal obtained in the second state consists only of the signal of the noise component derived from He * etc., the mass spectrum generated on the basis of the detection signal (generated at step S29) Also, only the peak derived from He * etc. is included. Therefore, by subtracting the mass spectrum generated in step S29 from each of the plurality of mass spectra generated in step S28 as described above, the influence of noise components can be removed from the plurality of mass spectra, A mass spectrum can be obtained which contains only the peaks of the sample ion M + .

なお、以上で得られた減算後の各マススペクトルは、それぞれ、前記ステップS22〜S27の間の各時刻にGC部100のカラム130から溶出した成分に対応するものであり、データ処理部420では、更にこれら複数のマススペクトルから前記試料に関するクロマトグラムが生成される。例えば、前記各マススペクトル上における所定の質量電荷比のイオンの強度(又は所定の質量電荷比範囲におけるイオン強度の最大値又は合計値)を縦軸に取り、時間(保持時間)を横軸にとることにより、前記試料のクロマトグラムを生成することができる。生成されたマススペクトル及びクロマトグラムはユーザが操作部430から所定の操作を行うことにより、表示部440の画面上に表示させることができる。   Each of the mass spectra after subtraction obtained above corresponds to the component eluted from the column 130 of the GC unit 100 at each time between the steps S22 to S27, and the data processing unit 420 Further, chromatograms of the sample are generated from the plurality of mass spectra. For example, the intensity of ions of a predetermined mass-to-charge ratio (or the maximum value or the total value of the ion intensities in a predetermined mass-to-charge ratio range) on each mass spectrum is taken on the vertical axis, and time (retention time) is on the horizontal axis By taking it, a chromatogram of the sample can be generated. The generated mass spectrum and chromatogram can be displayed on the screen of the display unit 440 when the user performs a predetermined operation from the operation unit 430.

なお、図4のフローチャートでは、第1状態から第2状態への切り替えを1回のみ行うものとしたが、これに限らず、第1状態と第2状態との間の切り替えを複数回行うようにしてもよい。その場合も、第1状態の継続時間の合計と、第2状態の継続時間の合計との和が前記試料分析の実行時間Cと等しくなるようにする。   Although the switching from the first state to the second state is performed only once in the flowchart of FIG. 4, the present invention is not limited to this, and switching between the first state and the second state may be performed a plurality of times. You may Also in this case, the sum of the duration of the first state and the sum of the duration of the second state is made equal to the execution time C of the sample analysis.

以上、本発明を実施するための形態について具体例を挙げて説明を行ったが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲で適宜変更が許容される。例えば、上記実施形態では、MS部300を四重極型の質量分離部350を備えたものとしたが、これに限らずMS部300としては、例えばイオントラップ型の質量分離部350を備えたものや、飛行時間型の質量分離部350を備えたものなど、各種のものを用いることができる。   As mentioned above, although a specific example was given and explained about a form for carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above-mentioned example, and can be suitably changed within the range of the main point of the present invention. For example, although the MS unit 300 includes the quadrupole mass separation unit 350 in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and the MS unit 300 includes, for example, the ion trap mass separation unit 350. A variety of things can be used, such as a thing, and a thing provided with the mass separation part 350 of time-of-flight type.

また、図3及び図4のフローチャートでは、第1状態の継続時間A(又はA’)及び第2状態の継続時間B(又はB’)を予め定めておくものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第1状態の開始後、MS部300の検出器370からの検出信号に基づき、He等に由来する信号の強度がある程度高くなったと分析制御部410が判断した時点で第2状態への切り替えを行い、その後、He等に由来する信号の強度が或る程度低下したと分析制御部410が判断した時点で第1状態への切り替え(又は試料分析の終了)を行うものとしてもよい。In the flowcharts of FIGS. 3 and 4, the duration A (or A ') of the first state and the duration B (or B') of the second state are determined in advance, but the present invention is not limited to this. It is not limited to For example, after the start of the first state, based on the detection signal from the detector 370 of the MS unit 300, when the analysis control unit 410 determines that the intensity of the signal derived from He * or the like has increased to some extent Switching to the first state (or the end of sample analysis) after the analysis control unit 410 determines that the intensity of the signal derived from He * or the like has decreased to some extent. Good.

また、上記実施形態では、イオン化室321を接地すると共に、スイッチ325の切り替えによって第1バイアス電圧源326からフィラメント322への電圧の印加をオンオフすることにより、第1状態と第2状態の切り替えを行う構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、フィラメントの電位が、第1状態においてイオン化室の電位よりも低く、第2状態においてイオン化室の電位と同一又はそれよりも高くなるように構成されていればよい。従って、例えば、図2に示した構成において、スイッチ325をなくして第1バイアス電圧源326からフィラメント322に印加するバイアス電圧を常時一定にすると共に、イオン化室321にバイアス電圧を印加するための第3のバイアス電圧源を新たに設け、この第3のバイアス電圧源からイオン化室321に印加するバイアス電圧の値を変化させることにより、イオン化室321の電位をフィラメント322の電位よりも高くした状態(すなわち第1状態)と、イオン化室321の電位をフィラメント322の電位と同等又はそれよりも低くした状態(すなわち第2状態)とを切り替える構成とすることもできる。   In the above embodiment, the ionization chamber 321 is grounded, and switching of the switch 325 turns on and off the application of voltage from the first bias voltage source 326 to the filament 322 to switch between the first state and the second state. Although the present invention is not limited thereto, the potential of the filament is lower than the potential of the ionization chamber in the first state, and is equal to or higher than the potential of the ionization chamber in the second state. It should just be comprised so that. Therefore, for example, in the configuration shown in FIG. 2, the switch 325 is eliminated and the bias voltage applied from the first bias voltage source 326 to the filament 322 is always constant, and the bias voltage is applied to the ionization chamber 321. A state in which the potential of the ionization chamber 321 is made higher than the potential of the filament 322 by newly providing a bias voltage source 3 and changing the value of the bias voltage applied from the third bias voltage source to the ionization chamber 321 That is, the first state may be switched between the state where the potential of the ionization chamber 321 is equal to or lower than the potential of the filament 322 (that is, the second state).

100…GC部
110…試料気化室
120…インジェクタ
130…カラム
140…カラムオーブン
200…インターフェース部
210…試料導入管
300…MS部
310…真空チャンバ
311、312、313…真空ポンプ
320…イオン源
321…イオン化室
321a…電子導入口
321b…電子出射口
321c…イオン出射口
322…フィラメント
323…トラップ電極
324…加熱電流源
325…スイッチ
326…第1バイアス電圧源
327…第2バイアス電圧源
328…電流検出部
330…引き出し電極
340…イオン輸送光学系
350…質量分離部
351…四重極マスフィルタ
370…検出器
400…制御/処理部
410…分析制御部
420…データ処理部
430…操作部
440…表示部
100 GC unit 110 sample vaporization chamber 120 injector 130 column 140 column oven 200 interface unit 210 sample introduction tube 300 MS unit 310 vacuum chamber 311, 312, 313 vacuum pump 320 ion source 321 Ionization chamber 321a: electron inlet 321b: electron outlet 321c: ion outlet 322: filament 323: trap electrode 324: heating current source 325: switch 326: first bias voltage source 327: second bias voltage source 328: current detection Unit 330: Extraction electrode 340: Ion transport optical system 350: Mass separation unit 351: Quadrupole mass filter 370: Detector 400: Control / processing unit 410: Analysis control unit 420: Data processing unit 430: Operation unit 440: Display Department

Claims (5)

熱電流源と、
記加熱電流源からの加熱電流の供給を受けて熱電子を発生するフィラメントと、
料ガスが導入される試料導入口と、前記フィラメントで生成された熱電子が導入される電子導入口とを有し、該試料導入口と該電子導入口からそれぞれ導入された前記試料ガスと前記熱電子とを接触させることにより該試料ガスをイオン化するイオン化室と、
記イオン化室で生成されたイオンを該イオン化室の外部に引き出すイオン引き出し手段と、
前記イオン引き出し手段によって前記イオン化室から引き出された前記イオンのうち特定の質量電荷比を有するイオンを通過させるものであって、通過させるイオンの質量電荷比を一定の周期で走査する質量分離部と、
前記イオンのうち前記質量分離部を通過したイオンを検出する検出器と、
記フィラメントとイオン化室との間に電位差を発生させる電位差発生手段と、
記電位差発生手段を制御することにより、前記フィラメントの電位を前記イオン化室の電位よりも低くした第1状態と、前記フィラメントの電位を前記イオン化室の電位と同一又はそれよりも高くした第2状態とを切り替える状態切替手段と、
記第1状態及び前記第2状態の双方において前記フィラメントに前記加熱電流を供給するよう前記加熱電流源を制御する加熱電流制御手段と、
記第1状態において前記イオンを前記イオン化室の外部に引き出すよう前記イオン引き出し手段を制御するイオン引き出し制御手段と、
前記第1状態の継続時間が、前記質量分離部による前記走査の1回分の実行時間よりも長くなるよう前記状態切替手段を制御する状態切替制御手段と、
を有することを特徴とする質量分析装置。
And the pressing heat current source,
A filament that generates thermal electrons supplied with heating current from the pre-Symbol heating current source,
A sample inlet for specimen gas is introduced, and a said electron inlet thermal electrons generated in the filament is introduced, and the sample gas are respectively introduced from the sample introduction port and electronic inlet An ionization chamber that ionizes the sample gas by contacting the thermal electrons;
And ion extraction means for withdrawing the previous SL ions generated in the ionization chamber to the outside of the ionization chamber,
A mass separation unit which passes ions having a specific mass-to-charge ratio among the ions extracted from the ionization chamber by the ion extracting means, and scans the mass-to-charge ratio of the ions to be passed at a constant period; ,
A detector that detects ions of the ions that have passed through the mass separation unit;
And potential difference generating means for generating a potential difference between the front Symbol filament and the ionization chamber,
By controlling the pre Symbol potential difference generating means, a first state in which the potential of the filament was lower than the potential of the ionization chamber, the potential of the filament was increased the ionization chamber potential identical or than 2 State switching means for switching between states;
A heating current control means for controlling the heating current source to supply the heating current to the filament both before Symbol first state and said second state,
And ion extraction control means for controlling said ion extraction means to draw the ions to the outside of the ionization chamber prior Symbol first state,
State switching control means for controlling the state switching means so that the duration of the first state is longer than one execution time of the scan by the mass separation unit;
A mass spectrometer characterized by having:
電子を発生させるフィラメントと、
料ガスが導入される試料導入口と、前記フィラメントで生成された熱電子が導入される電子導入口とを有し、該試料導入口と該電子導入口からそれぞれ導入された前記試料ガスと前記熱電子とを接触させることにより該試料ガスをイオン化するイオン化室と、
記フィラメントとイオン化室との間に電位差を発生させる電位差発生手段と、
記電位差発生手段を制御することにより、前記フィラメントの電位を前記イオン化室の電位よりも低くした第1状態と、前記フィラメントの電位を前記イオン化室の電位と同一又はそれよりも高くした第2状態とを切り替える状態切替手段と、
つの試料について質量分析を行う間に、前記第1状態と前記第2状態とを切り替えるよう前記状態切替手段を制御する状態切替制御手段と、
記イオン化室で生成されたイオンを該イオン化室の外部に引き出すイオン引き出し手段と、
記イオン引き出し手段によって前記イオン化室から引き出された前記イオンを質量電荷比に基づいて分離する質量分離部と、
記イオンのうち前記質量分離部を通過したイオンを検出する検出器と、
記一つの試料の質量分析の間に前記検出器で取得された検出信号であって前記第1状態で取得された信号と、該検出信号であって前記第2状態で取得された信号とのうち、前記第1状態で取得された信号のみを用いて該試料のマススペクトルを生成するデータ処理部と、
を有することを特徴とする質量分析装置。
A filament that generates thermal electrons,
A sample inlet for specimen gas is introduced, and a said electron inlet thermal electrons generated in the filament is introduced, and the sample gas are respectively introduced from the sample introduction port and electronic inlet An ionization chamber that ionizes the sample gas by contacting the thermal electrons;
And potential difference generating means for generating a potential difference between the front Symbol filament and the ionization chamber,
By controlling the pre Symbol potential difference generating means, a first state in which the potential of the filament was lower than the potential of the ionization chamber, the potential of the filament was increased the ionization chamber potential identical or than 2 State switching means for switching between states;
While performing mass analysis on one sample, and the state switching control means for controlling the state switching means to switch between the second state and said first state,
And ion extraction means for withdrawing the previous SL ions generated in the ionization chamber to the outside of the ionization chamber,
A mass separation unit for separating on the basis of the ions extracted from the ionization chamber by a previous SL ion extraction means to the mass-to-charge ratio,
And a detector for detecting ions having passed through the mass separation portion in the front Symbol ions,
And signal the acquired in the first state a detection signal obtained by the detector during a mass analysis of previous SL one sample, signal and acquired by the second state a detection signal And a data processing unit that generates a mass spectrum of the sample using only the signal acquired in the first state.
A mass spectrometer characterized by having:
前記質量分離部が、該質量離部を通過させるイオンの質量電荷比を一定の周期で走査するものであって、
前記状態切替制御手段が、前記質量分離部による前記周期の所定のタイミングに合わせて前記第2状態から第1状態への切り替えを行うものであることを特徴とする請求項2に記載の質量分析装置。
The mass separation portion, be one which scans the mass-to-charge ratio of ions passing the mass fraction away portion at a fixed period,
The mass spectrometry according to claim 2, wherein the state switching control means performs switching from the second state to the first state in accordance with a predetermined timing of the cycle by the mass separation unit. apparatus.
電子を発生させるフィラメントと、
料ガスが導入される試料導入口と、前記フィラメントで生成された熱電子が導入される電子導入口とを有し、該試料導入口と該電子導入口からそれぞれ導入された前記試料ガスと前記熱電子とを接触させることにより該試料ガスをイオン化するイオン化室と、
記フィラメントとイオン化室との間に電位差を発生させる電位差発生手段と、
記電位差発生手段を制御することにより、前記フィラメントの電位を前記イオン化室の電位よりも低くした第1状態と、前記フィラメントの電位を前記イオン化室の電位と同一又はそれよりも高くした第2状態とを切り替える状態切替手段と、
つの試料について質量分析を行う間に、前記第1状態から前記第2状態への切り替えを少なくとも1回実行するように前記状態切替手段を制御する状態切替制御手段と、
記イオン化室で生成されたイオンを該イオン化室の外部に引き出すイオン引き出し手段と、
記イオン引き出し手段によって前記イオン化室から引き出された前記イオンを質量電荷比に基づいて分離する質量分離部と、
記イオンのうち前記質量分離部を通過したイオンを検出する検出器と、
記一つの試料の質量分析の間に前記検出器で取得された検出信号のうち、前記第1状態で取得された信号から前記第2状態で取得された信号を減算することにより該試料のマススペクトルを生成するデータ処理部と、
を有することを特徴とする質量分析装置。
A filament that generates thermal electrons,
A sample inlet for specimen gas is introduced, and a said electron inlet thermal electrons generated in the filament is introduced, and the sample gas are respectively introduced from the sample introduction port and electronic inlet An ionization chamber that ionizes the sample gas by contacting the thermal electrons;
And potential difference generating means for generating a potential difference between the front Symbol filament and the ionization chamber,
By controlling the pre Symbol potential difference generating means, a first state in which the potential of the filament was lower than the potential of the ionization chamber, the potential of the filament was increased the ionization chamber potential identical or than 2 State switching means for switching between states;
While performing mass analysis on one sample, and the state switching control means for controlling the state switching means to perform at least once the switching to the second state from the first state,
And ion extraction means for withdrawing the previous SL ions generated in the ionization chamber to the outside of the ionization chamber,
A mass separation unit for separating on the basis of the ions extracted from the ionization chamber by a previous SL ion extraction means to the mass-to-charge ratio,
And a detector for detecting ions having passed through the mass separation portion in the front Symbol ions,
Of the obtained detection signal by the detector during a mass analysis of previous SL one sample, the sample by subtracting the signal obtained in the second state from the signal obtained in the first state A data processing unit that generates a mass spectrum;
A mass spectrometer characterized by having:
前記電位差発生手段が、前記フィラメントで生成される熱電子を前記イオン化室に向かって加速させるような直流バイアス電圧を該フィラメント又は該イオン化室に印加するものであって、
前記状態切替手段が、該電位差発生手段による電圧印加のオンオフを切り替えることにより、前記第1状態と前記第2状態との切り替えを行うものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の質量分析装置。
The potential difference generation means applies a DC bias voltage to the filament or the ionization chamber so as to accelerate the thermoelectrons generated in the filament toward the ionization chamber.
The said state switching means switches the said 1st state and the said 2nd state by switching ON / OFF of the voltage application by this electrical potential difference generation means, The any one of the Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. The mass spectrometer as described in.
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