JPH0227650A - Ms/ms装置 - Google Patents

Ms/ms装置

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JPH0227650A
JPH0227650A JP63176692A JP17669288A JPH0227650A JP H0227650 A JPH0227650 A JP H0227650A JP 63176692 A JP63176692 A JP 63176692A JP 17669288 A JP17669288 A JP 17669288A JP H0227650 A JPH0227650 A JP H0227650A
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ions
mass
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、2台の質量分析装置を縦続接続した所謂MS
/MS装置に関する。
[従来技術〕 MS/MS装置は、複雑な構造を持つ物質の分子構造解
析を行う上で極めて有用な装置である。
このM S /M S装置では、第1の質量分析装置(
MS−1)において特定の質量を持つイオンのみを選択
的に取出し、取出した親イオンを例えばガス分子と衝突
させて解離させ、派生した娘イオンを第2の質量分析装
置(MS−2)に導入して質量分析し、娘イオンのマス
スペクトルを得ている。
この娘イオンスペクトルの分解能を向上させるためには
、MS−2として二重収束質量分析装置を用いることが
必要であり、現在、円筒電場と扇形磁場を組み合わせた
二重収束質量分析装置をMS−1及びMS−2として使
用する大型のMS/MS装置が実用化されている。
この実用化されているMS/MS装置では、MS−2と
して掃引型の二重収束質量分析装置が用いられている。
しかしながら掃引型の質量分析装置では、イオン検出器
が1つで、検出器に入射していないイオンは全て捨てら
れるため感度の面では不利で、感度が要求される場合に
は、乾板等の空間分解能を持つイオン検出器を用いる同
時検出型の質量分析装置をMS−2として使用する方が
好ましい。
[発明が解決しようとする課題] ところで、親イオンから派生する娘イオンは、全て親イ
オンとほぼ同じ速度v□で飛行すると考えられており、
各娘イオンはその質量mに比例したエネルギー(mvo
2/2)を持つ。
従って、MS=2にはその質量に比例した広い範囲にわ
たるエネルギーを持った娘イオンが入射することになる
。ところが、円筒電場と一様磁場を組み合わせ、空間分
解能を持つイオン検出器を設けた同時検出型二重収束質
量分析装置をMS−2として使用した場合、円筒電場を
通過できる娘イオンは、エネルギーが所定値の±5%程
度(エネルギー幅で10%程度)のものに限られるため
、広いエネルギー範囲(即ち広い質量範囲)の娘イオン
を質量分析することができない。
以上のような理由により、M S /M S装置におい
て、広い質量範囲の娘イオンを同時検出型質量分析装置
により感度良く質量分析することは従来不可能であった
本発明は、広い質量範囲の娘イオンスペクトルを感度良
く取得することのできるMS/MS装置を提供すること
を目的としている。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明のMS/MS装置は、
イオン源と、該イオン源からの被分析イオンが導入され
る第1の質量分析系と、該第1の質量分析系を通過した
イオンが入射するコレクタスリットと、該コレクタスリ
ットを通過したイオンを解離させる手段と、解離により
生成されたイオンが導入される第2の質量分析系と、該
第2の質量分析系を出射したイオンが質量電荷比に応じ
て展開収束される収束面に沿って配置される空間分解能
を有するイオン検出器と、前記イオン源で生成されるイ
オンの運動エネルギーを掃引する第1の掃引手段と、該
第1の掃引手段によるイオンの運動エネルギー掃引にか
かわらず、常に所定の質量電荷比のイオンが前記コレク
タスリットを通過するように、前記第1の質量分析系を
上記運動エネルギー掃引に関連して掃引する第2の掃引
手段とを備えたことを特徴としている。
[作用] 本発明のMS/MS装置においては、イオン源における
イオン加速電圧が掃引されるとともに、そのイオン加速
電圧掃引にかかわらず、常に所定の質量電荷比のイオン
が前記コレクタスリットを通過するように、前記第1の
質量分析系がイオン加速電圧掃引に関連して掃引される
。これにより、コレクタスリットを通過し解離手段に入
射する親イオンの質量電荷比は常に一定に保たれ、しか
も、そのエネルギーが掃引される。この様に、質ffi
電荷比が一定で、エネルギーが変化する親イオンを解離
手段へ導入することにより、第2の質量分析系へ入射す
る娘イオンのエネルギーを掃引することができ、この様
な娘イオンを第2の質量分析系により空間分解能を有す
るイオン検出器上へ展開収束すれば、広い質量範囲に渡
る娘イオンスペクトルを取得することができる。
以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
[実施例] 第1図は本発明の一実施例を示すイオン光学図である。
第1図において第1の質量分析装置MS−1としては、
イオン源1、主スリット2、円筒電場3、扇形磁場4、
コレクタスリット5から構成される通常の掃引型二重収
束質量分析装置が用いられ、その後方に衝突室6及び第
2の質量分析装置MS−2が配置される。MS−2とし
ては、スリット7、円筒電場8.スリット9.扇形磁場
10.2次元イオン検出器11から構成される同時検出
型二重収束質量分析装置が用いられる。12は掃引信号
を発生する掃引回路で、掃引信号は、イオン加速電源1
3へ送られると共に、演算回路14を介して電場電源1
5及び磁場電源16へ倶給される。
上記構成において、イオン源1で生成されイオン加速電
源13から発生するイオン加速電圧により等しいエネル
ギーが与えられたイオンは、円筒電場3及び扇形磁場4
を通過し、この円筒電場3及び線形磁場4から構成され
る二重収束質量分析系の二重収束点に配置されるコレク
タスリット5上にマススペクトルとして展開収束される
。磁場強度を変更することによりこのマススペクトルが
コレクタスリット上を移動するため、磁場強度を適宜選
ぶことにより、スペクトル中の所望のイオンがコレクタ
スリットを通過するように設定することができる。
このようにしてMS−1で選ばれた特定イオンすなわち
親イオンは、衝突室6へ入射し、衝突室内のガス分子と
衝突する。このガス分子との衝突解離により発生した娘
イオンは、スリット9を介して電場強度及び磁場強度が
一定に保持されるMS−2へ導入され、MS−2の2次
元イオン検出器11上の、質量に応じて定まった位置へ
到達する。
本発明ではイオン源1におけるイオン加速電圧を掃引す
ると共に、そのイオン加速電圧掃引にかかわらず、常に
所定の質量電荷比の親イオンが前記コレクタスリット5
を通過するように、MS−1の質量分析系がイオン加速
電圧掃引に関連して掃引される。このように、所定の質
量電荷比の親イオンが常にコレクタスリット5を通過す
るようにするためのMS−1の電場強度及び磁場強度の
条件について以下に検討する。
一般に、二重収束質量分析装置においては、質ffim
o、運動エネルギーU、のイオンが中心軌道を通って二
重収束点に達するためには、(1)。
(2)式が成立することが必要であり、MS−1につい
ても当然(1)、(2)式が成立する。
E、  −βtro           ・・・ (
1)B o  = Q Jl「コU c)      
 −(2)(1)、(2)式においてE O*  BO
は二重収束質量分析装置を構成する電場と磁場の強度で
あり、α、βは装置固有の定数である。
ここで、イオン加速電圧を変化させることにより、運動
エネルギーをU3に変化させた時も、質量mQの親イオ
ンが中心軌道を通って二重収束点に達するとすると、そ
の時の電場及び磁場強度をEx、BXとすれば、(3)
、(4)式が成立する。
EX−βUx      ・・・(3)B、  −αf
i了U、    −(4)(1)〜(4)式より、α、
βを消去すると下式が得られる。
E、=Eo  (Ux/Uo )      −(5)
Bx=Bo 1丁子フ’UO−(6) 従って、予めU。*  EO*  BOを求めておき、
その後イオン加速電圧を掃引することによりU8を掃引
すると同時に、電場強度EXを(5)式に従って掃引し
、且つ磁場強度Bxを(6)式に従って掃引すれば、イ
オン加速電圧の掃引にかかわらず常に所定質ffimo
の親イオンがコレクタスリット5を通過することになる
。換言すれば、掃引の期間中宮に一定質量mQの親イオ
ンがコレクタスリット5から取り出されると共に、その
質量mOの親イオンの運動エネルギーが時間と共に掃引
されることになる。
実際の掃引は、掃引回路12及び演算回路14によって
行われる。掃引回路12からの鋸歯状掃引信号により、
イオン加速電圧が掃引されると、それに対応してイオン
の運動エネルギーUXが鋸歯状に掃引される。演算回路
14は、掃引信号。
オペレータから入力された親イオンの質ffimo及び
該親イオンについて予め求めであるE O+  B O
の値に基づき、(5)、(6)式からEx、Bxを求め
、Ex倍信号電場電源15へ送り、Bx倍信号磁場電源
16へ送る。
尚、(5)、(6)式を変形すると、下式が得られる。
BX 2/Ex −Bo 2/Eo −一定−(7)こ
の(7)式から分るように、イオン加速電圧の掃引に連
動して掃引される電場強度Exと磁場強度Bxの間には
、J3X2 /Ex−一定なる関係が維持される。
以上のような掃引に伴ってコレクタスリット5から取り
出された一定質量m□の親イオンが衝突室6へ入射して
解離し、質量m1及びm2の2種の娘イオンが生成され
るものとする。この2種のイオンは、親イオンと同じ速
度で飛行を続けるため、それぞれの娘イオンの持つエネ
ルギーU。
U2は下式で表わされるように質量に比例した値となり
、第2図に示すように、親イオンのエネルギーUxの掃
引につれて掃引される。
Ut = (ml /mo ) Ux   −(7)U
2− (m2/mo )Ux    −(8)このよう
にして生成された2種の娘イオン及び解離しなかった親
イオンは、スリット7を通過してMS−2へ導入される
。MS−2の電場8の強度は、例えばエネルギーU、の
イオンが該電場の中心軌道を通るような値に固定されて
いるため、そのUア±5%の範囲のイオンだけが該電場
8及びスリット9を通過することができる。第2図にお
いて斜線を施したエネルギー範囲がその通過許容範囲で
あり、UX + tr、 + U2がその範囲を通過す
る期間”Or  tIt  i2のみ、それぞれのイオ
ンが電場8及びスリット9を通過して磁場10へ入射す
る。この磁場10の強度も一定値に固定されており、期
間toに磁場10へ入射した質量mQの親イオンは、第
3図に示すように、磁場10によってその質量に応じた
偏向を受け、イオン検出器11上の質量によって決まっ
た位置P (mo)(例えばイオン検出器11の右端)
へ到達する。また、期間t1に磁場10へ入射した質f
lkmIの娘イオンは、同様にイオン検出器11上の位
i!P (m+ ) ヘ到達し、期間【2に磁場10へ
入射した質ff1m2の娘イオンは、同様にイオン検出
器11上の位fi!tP(mz)へ到達する。イオン検
出器11として例えば写真乾板が使用されているとすれ
ば、掃引終了時点では、乾板には質量m0の親イオンか
ら始まるマススペクトルが記録されている。このスペク
トルは、電場を通過したあるエネルギー幅のイオンを同
時にとらえており、掃引がそのエネルギー幅進む期間に
わたり積分されるため、空間分解能を持たない単一のイ
オン検出器を用いる通常の掃引型質量分析装置をMS−
2として使用する場合に比べ桁違いに感度の向上したも
のとなる。
また、空間分解能をもつイオン検出器を用いるが掃引は
行わない従来の同時検出型質量分析装置をMS−2とし
て使用する場合に比べ、広い質量範囲にわたる娘イオン
スペクトルを得ることが可能である。
なお、本発明は上述した実施例に限定されることなく幾
多の変形が可能である。例えば、イオン検出器として、
乾板ではなく、半導体技術により微小検出器を数多く並
べた2次元検出器を用いれば、電気的な検出が可能とな
る。その場合には、各微小検出器毎にその出力を電気的
に積分あるいは81算する手段を設ける必要がある。
また、上記実施例ではMS−1として電場と磁場を備え
た二重収束質量分析装置を使用したが、必ずしもその必
要はなく、例えば磁場のみを備えた単収束の質量分析装
置をMS−1として使用することもできる。その場合で
も、(5)式に基づく電場の掃引がなくなるだけで、M
S−1の磁場強度BXを(6)式に基づいて掃引するこ
とに変わりはない。
さらに、MS−2として用いる同時検出型質量分析装置
としては、例えばM attauch Herzog型
質量分析装置も採用でき、そうすれば、更に広い′Rm
範囲にわたる娘イオンスペクトルを取得することが可能
である。
[効果] 以上詳述した如く、本発明によれば、空間分解能を有す
るイオン検出器を備えた同時検出型質量分析装置をMS
−2として用いたMS/MS装置において、イオン源で
生成されるイオンの運動エネルギーを掃引すると共に、
その掃引にかかわらずMS−1で常に一定質量のイオン
が選択されるようにMS−1の質量分析場を掃引するこ
とにより、MS−1で一定質量の親イオンを選択し且つ
その運動エネルギーを掃引するようにしたため、広い質
量範囲にわたる娘イオンスペクトルを高い感度で取得す
ることのできるMS/MS装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すイオン光学図であり、
第2図および第3図はその動作を説明するための図であ
る。 1:イオン源     2:主スリット3.8二円筒電
場   4.10:扇形磁場5:コレクタスリット 6
:衝突室 11:2次元イオン検出器 12:掃引回路  13:イオン加速電源14:演算回
路  15:電場電源 16二磁場電源 特許出願人  日本電子株式会社

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)イオン源と、該イオン源からの被分析イオンが導
    入される第1の質量分析系と、該第1の質量分析系を通
    過したイオンが入射するコレクタスリットと、該コレク
    タスリットを通過したイオンを解離させる手段と、解離
    により生成されたイオンが導入される第2の質量分析系
    と、該第2の質量分析系を出射したイオンが質量電荷比
    に応じて展開収束される収束面に沿って配置される空間
    分解能を有するイオン検出器と、前記イオン源で生成さ
    れるイオンの運動エネルギーを掃引する第1の掃引手段
    と、該第1の掃引手段によるイオンの運動エネルギー掃
    引にかかわらず、常に所定の質量電荷比のイオンが前記
    コレクタスリットを通過するように、前記第1の質量分
    析系を上記運動エネルギー掃引に関連して掃引する第2
    の掃引手段とを備えたことを特徴とするMS/MS装置
  2. (2)前記第1の質量分析系は電場と磁場を備えた二重
    収束質量分析系で、前記第2の掃引手段は、該二重収束
    質量分析系を構成する磁場の強度Bと電場の強度Eを、
    前記第1の掃引手段による掃引に関連してB2/E比を
    一定値に保持しつつ同時に掃引することを特徴とする請
    求項1記載のMS/MS装置。
  3. (3)前記第1の質量分析系は電場と磁場を備えた二重
    収束質量分析系で、前記第2の掃引手段は、該二重収束
    質量分析系を構成する磁場の強度Bと電場の強度Eを、
    前記第1の掃引手段によるイオンの運動エネルギーUの
    掃引に関連して次式にしたがって同時に掃引することを
    特徴とする請求項1記載のMS/MS装置。 E=K_1U(K_1は定数) B=K_2√U(K_2は定数)
  4. (4)前記第1の質量分析系は磁場を備えた単収束質量
    分析系で、前記第2の掃引手段は、該単収束質量分析系
    を構成する磁場の強度Bを、前記第1の掃引手段による
    イオンの運動エネルギーUの掃引に関連して次式に従っ
    て掃引することを特徴とする請求項1記載のMS/MS
    装置。 B=K_2√U(K_2は定数)
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5688250A (en) * 1979-12-20 1981-07-17 Jeol Ltd Mass spectrograph
JPS5946550A (ja) * 1982-09-09 1984-03-15 Jeol Ltd 質量分析装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5688250A (en) * 1979-12-20 1981-07-17 Jeol Ltd Mass spectrograph
JPS5946550A (ja) * 1982-09-09 1984-03-15 Jeol Ltd 質量分析装置

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