JP7509317B2 - 直交加速飛行時間型質量分析装置 - Google Patents
直交加速飛行時間型質量分析装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7509317B2 JP7509317B2 JP2023520622A JP2023520622A JP7509317B2 JP 7509317 B2 JP7509317 B2 JP 7509317B2 JP 2023520622 A JP2023520622 A JP 2023520622A JP 2023520622 A JP2023520622 A JP 2023520622A JP 7509317 B2 JP7509317 B2 JP 7509317B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vacuum chamber
- mass spectrometer
- orthogonal acceleration
- electrode
- thermal expansion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title claims description 93
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 143
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 74
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 56
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 37
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 22
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 20
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 15
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 15
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 60
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 51
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000005405 multipole Effects 0.000 description 9
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 7
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 6
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004807 desolvation Methods 0.000 description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000005040 ion trap Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 238000000132 electrospray ionisation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000065 atmospheric pressure chemical ionisation Methods 0.000 description 1
- 238000001360 collision-induced dissociation Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000752 ionisation method Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/40—Time-of-flight spectrometers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
内部空間が第1真空室と第2真空室とに区画された真空チャンバーと、
前記第1真空室から前記第2真空室へとイオンを輸送するべく該両真空室に跨るように配置され、絶縁性のスペーサーを介して連結された、それぞれイオン通過開口を有する複数の電極板から成るトランスファー電極と、
前記第2真空室内に配置され、前記トランスファー電極により輸送されて来たイオンをその入射方向に直交する方向に加速する直交加速部と、
前記複数の電極板のうちの前記第2真空室内に位置する後方側電極板を、そのイオン通過開口の中心軸と直交する所定の方向に離れた位置において前記真空チャンバーに対し固定するための後方側固定部材と、
前記複数の電極板のうちの前記第1真空室内に位置する前方側電極板を該第1真空室内で位置決めするための部材であって、前記真空チャンバーの内壁面に内側に延出するように設けられた延出部と、前記前方側電極板に固定された前記スペーサーを保持し、前記延出部に対し前記所定の方向と逆の方向に所定の範囲でスライド移動可能に取り付けられている環状の隔壁部材と、を含む前方側固定部材と、
を備える。
図1は、本実施形態のQ-TOF型質量分析装置の全体構成図である。まず、このQ-TOF型質量分析装置の全体構成と典型的な分析動作について説明する。
このQ-TOF型質量分析装置では、その内部にイオン化室100が設けられたイオン化装置10が真空チャンバー1の前方に接続されている。この真空チャンバー1内は、第1中間真空室11、第2中間真空室12、第1分析室13、及び第2分析室14、の4室に概ね区画されている。このQ-TOF型質量分析装置において、イオン化室100は略大気圧であり、イオン化室100から、第1中間真空室11、第2中間真空室12、第1分析室13、及び第2分析室14と順に、段階的に真空度が高くなる多段差動排気系の構成である。なお、図1では、各室内の真空排気を行う真空ポンプについては記載を省略しているが、一般的には、第1中間真空室11内はロータリーポンプにより真空排気され、それ以降の各室内は粗引きポンプとしてロータリーポンプを用いたターボ分子ポンプにより真空排気される。
次に、本実施形態のQ-TOF型質量分析装置における、トランスファー電極140、直交加速部142、及び加速電極部143の構成について、図1に加え、図2~図6を参照して説明する。図2は、本実施形態のQ-TOF型質量分析装置におけるトランスファー電極140の近傍の拡大図である。図3は、図2中のA部付近の拡大図である。図4(A)は、後方側固定部材の構成を説明するために該固定部材のみを描いた図であり、図4(B)は図4(A)中の矢視線B-B’断面図である。図5は、前方側固定部材の構成を説明するための図2中の矢視線D-D’断面図である。図6は、後段トランスファー電極141を構成する各電極板の平面図である。
本実施形態のQ-TOF型質量分析装置は、通常、工場において室温環境(例えば25℃)下で組み立てられる。一方、分析実行時に、第2分析室14は図示しないヒーターによって、通常の室温よりも高い所定の温度(例えば42℃)に温調される。これは、フライトチューブ144等により形成されるイオンの飛行経路の距離が、周囲温度の変動の影響を受けないようにするためである。そのため、第2分析室14内に配置されている各部材は、それぞれの部材を構成する材料の熱膨張率に応じて膨張する。また、温調の目標温度を変更した場合や装置の輸送中に温度変化が生じた場合にも、各部材はそれぞれの部材を構成する材料の熱膨張率に応じて膨張又は収縮する。
真空チャンバー1内の真空排気を開始するとき及び真空を解除して大気開放するときに、第1分析室13内の圧力と第2分析室14の圧力との差が一時的に大きい状態となることがある。すると、その圧力差に対応した力が、後段トランスファー電極141においてイオン通過開口が最も小さい電極板1412に対し、イオン光軸C1に沿った方向に加わる。但し、そのときの力の向きは、第1分析室13と第2分析室14とのいずれの圧力が高いのかによって異なる。
上記実施形態の質量分析装置では、真空チャンバー1に固定された又はその一部である延出部163に対して隔壁リング165を、Oリング167の弾性力によって所定の力で押さえ付けていたが、Oリング167に代えて他の弾性部材を用いることができる。例えば、Oリング167に代えて、圧縮ばね、皿ばね、ばね座金などの機械的な伸縮力を利用した部材を用いてもよい。また、Oリング167を圧潰する部材としてスペーサーねじ166に代えて、ねじとスペーサーとの組合せを用いてもよい。
上述した例示的な実施形態及び変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
内部空間が第1真空室と第2真空室とに区画された真空チャンバーと、
前記第1真空室から前記第2真空室へとイオンを輸送するべく該両真空室に跨るように配置され、絶縁性のスペーサーを介して連結された、それぞれイオン通過開口を有する複数の電極板から成るトランスファー電極と、
前記第2真空室内に配置され、前記トランスファー電極により輸送されて来たイオンをその入射方向に直交する方向に加速する直交加速部と、
前記複数の電極板のうちの前記第2真空室内に位置する後方側電極板を、そのイオン通過開口の中心軸と直交する所定の方向に離れた位置において前記真空チャンバーに対し固定するための後方側固定部材と、
前記複数の電極板のうちの前記第1真空室内に位置する前方側電極板を該第1真空室内で位置決めするための部材であって、前記真空チャンバーの内壁面に内側に延出するように設けられた延出部と、前記前方側電極板に固定された前記スペーサーを保持し、前記延出部に対し前記所定の方向と逆の方向に所定の範囲でスライド移動可能に取り付けられている環状の隔壁部材と、を含む前方側固定部材と、
を備える。
第2項及び第3項に記載の直交加速飛行時間型質量分析装置によれば、延出部と隔壁部材との密着性を高めながら、両者の接触面における隔壁部材の摺動性も確保することができる。それによって、第1真空室及び第2真空室それぞれの密閉性を高めることができる。一方で、後方側固定部材が膨張・収縮したことによって後方側の電極板が上記所定の方向の逆方向に移動したときに、隔壁部材が円滑に移動してイオン光軸の傾きを軽減することができる。
第4項に記載の直交加速飛行時間型質量分析装置によれば、後方側固定部材が膨張・収縮したことによって後方側の電極板が上記所定の方向の逆方向に移動したときに、隔壁部材が円滑に移動し易く、イオン光軸の傾きを一層確実に軽減することができる。
前記第1変位部材の単位温度あたりの熱膨張量と前記第2変位部材の単位温度あたりの熱膨張量との差が、該第1変位部材の熱膨張量の30%以下であるものとすることができる。
1A…部分真空チャンバー
1B…所定位置
10…イオン化装置
100…イオン化室
101…エレクトロスプレーイオン源
102…脱溶媒管
11…第1中間真空室
111…該多重極イオンガイド
112…スキマー
12…第2中間真空室
121…多重極イオンガイド
13…第1分析室
131…四重極マスフィルター
132…多重極イオンガイド
133…コリジョンセル
134…前段トランスファー電極
1341、1342、1343…電極板
1344…スペーサー
14…第2分析室
140…トランスファー電極
141…後段トランスファー電極
1411、1412、1413、1414…電極板
1415、1416…スペーサー
142…直交加速部
1421…押出し電極
1422…引込み電極
143…加速電極部
1431…加速電極
1432…スペーサー
144…フライトチューブ
145…リフレクトロン
146…バックプレート
147…イオン検出器
150…基台
151…インシュレーター
152…ベースプレート
153…位置決めプレート
154…棒状部材
155…ホルダー固定ねじ
160…レンズインシュレーター
161…レンズホルダー
162…レンズホルダー固定部材
163…延出部
164…隔壁部
165…隔壁リング
1651…ねじ貫通孔
166…スペーサーねじ
1661…鍔部
1662…スペーサー部
167…Oリング
Claims (8)
- 内部空間が第1真空室と第2真空室とに区画された真空チャンバーと、
前記第1真空室から前記第2真空室へとイオンを輸送するべく該両真空室に跨るように配置され、絶縁性のスペーサーを介して連結された、それぞれイオン通過開口を有する複数の電極板から成るトランスファー電極と、
前記第2真空室内に配置され、前記トランスファー電極により輸送されて来たイオンをその入射方向に直交する方向に加速する直交加速部と、
前記複数の電極板のうちの前記第2真空室内に位置する後方側電極板を、そのイオン通過開口の中心軸と直交する所定の方向に離れた位置において前記真空チャンバーに対し固定するための後方側固定部材と、
前記複数の電極板のうちの前記第1真空室内に位置する前方側電極板を該第1真空室内で位置決めするための部材であって、前記真空チャンバーの内壁面に内側に延出するように設けられた延出部と、前記前方側電極板に固定された前記スペーサーを保持し、前記延出部に対し前記所定の方向と逆の方向に所定の範囲でスライド移動可能に取り付けられている環状の隔壁部材と、を含む前方側固定部材と、
を備える直交加速飛行時間型質量分析装置。 - 前記隔壁部材は、弾性部材によって前記延出部に押し付けられ、該延出部に対し摺動自在である、請求項1に記載の直交加速飛行時間型質量分析装置。
- 前記弾性部材はOリングである、請求項2に記載の直交加速飛行時間型質量分析装置。
- 前記隔壁部材と前記延出部の一方は樹脂製であり、他方は金属製である、請求項1に記載の直交加速飛行時間型質量分析装置。
- 前記後方側固定部材は、前記複数の電極板のうちの少なくとも最後方に位置する電極板を保持するホルダーを含み、該ホルダーを前記隔壁部材に対して固定するホルダー固定部材をさらに備える、請求項1に記載の直交加速飛行時間型質量分析装置。
- 前記前方側固定部材は、熱膨張によって前記トランスファー電極の入口側の中心軸を前記所定の方向と逆方向に変位させる第1変位部材を含み、前記後方側固定部材は、熱膨張によって前記トランスファー電極の出口側の中心軸を前記所定の方向と逆方向に変位させる第2変位部材を含み、
前記第1変位部材の単位温度あたりの熱膨張量と前記第2変位部材の単位温度あたりの熱膨張量との差が、該第1変位部材の熱膨張量の30%以下である、請求項1に記載の直交加速飛行時間型質量分析装置。 - 前記第2変位部材は、第1絶縁性材料からなる第1絶縁部材及び第2絶縁性材料からなる第2絶縁部材と、導電性材料で構成された導電部材とを含み、前記第1絶縁性材料の熱膨張率が前記導電部材の熱膨張率よりも小さく、前記第2絶縁性材料の熱膨張率が前記導電部材の熱膨張率よりも大きい、請求項6に記載の直交加速飛行時間型質量分析装置。
- 前記第1絶縁性材料はマシナブルセラミックスである、請求項7に記載の直交加速飛行時間型質量分析装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2021/017863 WO2022239104A1 (ja) | 2021-05-11 | 2021-05-11 | 直交加速飛行時間型質量分析装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2022239104A1 JPWO2022239104A1 (ja) | 2022-11-17 |
JPWO2022239104A5 JPWO2022239104A5 (ja) | 2023-11-20 |
JP7509317B2 true JP7509317B2 (ja) | 2024-07-02 |
Family
ID=84029500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023520622A Active JP7509317B2 (ja) | 2021-05-11 | 2021-05-11 | 直交加速飛行時間型質量分析装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7509317B2 (ja) |
WO (1) | WO2022239104A1 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002517070A (ja) | 1998-05-29 | 2002-06-11 | アナリティカ オブ ブランフォード インコーポレーテッド | 多極イオン案内を有する質量分析法 |
JP2003242926A (ja) | 2002-02-20 | 2003-08-29 | Hitachi High-Technologies Corp | 質量分析装置 |
US20140264011A1 (en) | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Perkinelmer Health Sciences, Inc. | Orthogonal acceleration system for time-of-flight mass spectrometer |
WO2019229864A1 (ja) | 2018-05-30 | 2019-12-05 | 株式会社島津製作所 | 直交加速飛行時間型質量分析装置及びその引き込み電極 |
CN111223751A (zh) | 2018-11-27 | 2020-06-02 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种离子迁移谱-飞行时间质谱联用仪 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10186412B2 (en) * | 2014-06-12 | 2019-01-22 | Washington State University | Digital waveform manipulations to produce MSn collision induced dissociation |
-
2021
- 2021-05-11 WO PCT/JP2021/017863 patent/WO2022239104A1/ja active Application Filing
- 2021-05-11 JP JP2023520622A patent/JP7509317B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002517070A (ja) | 1998-05-29 | 2002-06-11 | アナリティカ オブ ブランフォード インコーポレーテッド | 多極イオン案内を有する質量分析法 |
JP2003242926A (ja) | 2002-02-20 | 2003-08-29 | Hitachi High-Technologies Corp | 質量分析装置 |
US20140264011A1 (en) | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Perkinelmer Health Sciences, Inc. | Orthogonal acceleration system for time-of-flight mass spectrometer |
WO2019229864A1 (ja) | 2018-05-30 | 2019-12-05 | 株式会社島津製作所 | 直交加速飛行時間型質量分析装置及びその引き込み電極 |
CN111223751A (zh) | 2018-11-27 | 2020-06-02 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种离子迁移谱-飞行时间质谱联用仪 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022239104A1 (ja) | 2022-11-17 |
JPWO2022239104A1 (ja) | 2022-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8796616B2 (en) | Miniature mass spectrometer system | |
US20200013604A1 (en) | IRMS Sample Introduction System and Method | |
US9455132B2 (en) | Ion mobility spectrometry-mass spectrometry (IMS-MS) with improved ion transmission and IMS resolution | |
US11434913B2 (en) | Multiple port vacuum pump system | |
WO2015173911A1 (ja) | イオン輸送装置及び該装置を用いた質量分析装置 | |
JP2007527601A (ja) | 質量分析計の焦点面検出器アセンブリ | |
JP6254612B2 (ja) | 最適化された磁気分路を備えた質量分析器 | |
US11699582B2 (en) | Coupling for connecting analytical systems with vibrational isolation | |
WO2019229864A1 (ja) | 直交加速飛行時間型質量分析装置及びその引き込み電極 | |
CA2408235A1 (en) | Microscale mass spectrometric chemical-gas sensor | |
EP2561539A1 (en) | Two-segment ion transfer tube for mass spectrometer | |
JP2018040794A (ja) | 質量分析のためのイオン輸送装置 | |
JP7284838B2 (ja) | イオン源及び質量分析計 | |
JP6792334B2 (ja) | 改善された磁気セクタを備えた質量分析器 | |
JP7509317B2 (ja) | 直交加速飛行時間型質量分析装置 | |
Chakraborty et al. | A new time of flight mass spectrometer for absolute dissociative electron attachment cross-section measurements in gas phase | |
CN114256054B (zh) | 一种飞行时间质谱仪及检测系统 | |
JP7428262B2 (ja) | イオン分析装置 | |
JP7409523B2 (ja) | 直交加速飛行時間型質量分析装置 | |
RU158343U1 (ru) | Устройство времяпролетного масс-спектрометра с источником ионов с ионизацией при атмосферном давлении для разделения и регистрации ионов анализируемых веществ | |
JP6536313B2 (ja) | 質量分析装置用部材 | |
JP6724601B2 (ja) | 飛行時間型質量分析装置 | |
JP2019021550A (ja) | イオン化装置及びそれを用いた質量分析装置 | |
Dooley | Miniature time-of-flight mass spectrometry using molecular Coulomb explosion detection | |
WO2022238953A2 (en) | Ion mirror for time-of-flight mass spectrometer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230824 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230824 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240521 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240603 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7509317 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |