JPH03190049A - Rydberg atom impact type ion source - Google Patents

Rydberg atom impact type ion source

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JPH03190049A
JPH03190049A JP1328370A JP32837089A JPH03190049A JP H03190049 A JPH03190049 A JP H03190049A JP 1328370 A JP1328370 A JP 1328370A JP 32837089 A JP32837089 A JP 32837089A JP H03190049 A JPH03190049 A JP H03190049A
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Abstract

PURPOSE:To produce Rydberg atoms stably and produce negative ions in a sample in a long-time stable state by forming a grid at a Rydberg atom production section of an ion source block in a needle shape. CONSTITUTION:Thermoelectrons emitted from a filament 5 are collected by a grid 6 in a needle shape which is positively charged and rare gas led from a rare gas lead entrance 1 collides with accelerated thermoelectrons in the vicinity of the grid 6 to produce Rydberg atoms. By forming the grid 6 into a needle shape in this way, a space between the grid 6 and the filament 5 is enlarged to eliminate discharge phenomenon and also the thermoelectrons emitted from the filament 5 can be smoothly moved to the grid 6 and trapped, so that the Rydberg atoms can stably produced and negative ions in a sample can produced in a long-time stable state.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は試料分子をリュードペリ原子に衝突させて試料
を負にイオン化して質量分析する質量分析装置のイオン
源に関する。さらに詳細には、リュードベリ原子を安定
的に生成させると共に、リュードベリ原子との衝突によ
り生成した試料の負イオンを安定した状態で存在させろ
ことを可能としたイオン源に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to an ion source for a mass spectrometer that negatively ionizes a sample by colliding sample molecules with Rydpel atoms and performs mass spectrometry. More specifically, the present invention relates to an ion source that can stably generate Rydberg atoms and allow negative ions in a sample generated by collision with Rydberg atoms to exist in a stable state.

(従来の技術) 近年、微量生活活性物質、生体成分、香料や!l!気な
どの超徴証の活性物質、ビタミンを始めとする医薬品類
、広汎な食料添加物や油脂の酸化防止剤などのような分
子量が大きく、[籟な構造を持つ化学物質の超微量を、
簡易に、しかも高感度に分析する必要が高まっている。
(Conventional technology) In recent years, trace amounts of bioactive substances, biological components, fragrances, and more! l! Ultra-trace amounts of chemicals with large molecular weights and coarse structures, such as super-active substances such as qi, pharmaceuticals such as vitamins, a wide range of food additives, and antioxidants for fats and oils,
There is a growing need for simple and highly sensitive analysis.

これらの物質を迅速に、高感度に分析する方法としては
質量分析法が最も簡便であり、経済的である。
Mass spectrometry is the simplest and most economical method for analyzing these substances quickly and with high sensitivity.

質量分析法では試料をイオン化する必要がある。そのた
め、一般には分子化合物の気体試料を電子ビーム(例え
ば70v)あるいはプロトンやイオンビームによってイ
オン化する。この方法では、陽イオンは陰イオンよりも
10’倍も生成の可能性が大であり、電子ビームが試料
分子に与えるエネルギーは、イオン化あるいは結合切断
に必要な量よりもはるかに大きい。このためにイオン化
後に断片化或いはフラグメント化し、さらにはフラグメ
ンの二次的なイオン分子反応が起こるために、得られる
スペクトルは複雑になり、分析結果の解析に特に重要で
ある親分子の情報が不確実になりがちである。
Mass spectrometry requires the sample to be ionized. Therefore, a gaseous sample of a molecular compound is generally ionized by an electron beam (for example, 70V) or a proton or ion beam. In this method, cations are 10' times more likely to be produced than anions, and the energy imparted to the sample molecules by the electron beam is much greater than that required for ionization or bond cleavage. For this reason, fragmentation or fragmentation occurs after ionization, and secondary ion-molecule reactions of fragments occur, making the resulting spectrum complex and missing information about the parent molecule, which is particularly important for analyzing analytical results. It tends to be certain.

その他にも低エネルギーでソフトなイオン化のために、
電界脱離イオン化法、高速原子衝突イオン化法などの諸
方法が開発されている。しかし、これらの方法でも、試
料の分子量が大きくなるにつれて試料の分解や二次的な
イオン化過程がますます起こり易くなり、複雑な分解イ
オンの解析を必要とすることになる。
In addition, for low energy and soft ionization,
Various methods have been developed, such as field desorption ionization and high-speed atom impact ionization. However, even with these methods, as the molecular weight of the sample increases, sample decomposition and secondary ionization processes become more likely to occur, requiring complex analysis of decomposed ions.

一方、これらの問題点を解決するために、気体の試料分
子をリュードベリ原子に衝突させ、試料をイオン化して
、該イオンを質屋分析する方法も開発されている。しか
し、気体の試料分子をリュードベリ原子に衝突させて生
成させたイオンを質量分析する従来の方法では第3図に
示すようにフィラメントと網状のグリッドの距離が短い
ため、フィラメントからスパッタされた原子(例えばタ
ングステン原子)が網状のグリッドに蒸着し、放電する
という問題がある。放電現象が繰り返し現われるとリュ
ードベリ原子による試料の負ノオンの生成はその度に中
断され、ときにはフィラメントの切断が起こる。また、
フィラメント発生した熱電子を加速し、希ガス(例えば
キセノン)と衝突させてリュードペリ原子を生成させる
が、金網のグリッド周辺に集まる熱電子の濃度が低いた
め生成するリュードベリ原子の濃度も低くなり、延いて
は、リュードペリ原子による試料の親分子の負イオンの
生成効率が低下するだけでなく、安定的にデータを採取
することができなくなる。
On the other hand, in order to solve these problems, a method has also been developed in which gaseous sample molecules collide with Rydberg atoms, the sample is ionized, and the ions are analyzed by pawn shops. However, in the conventional method of mass spectrometry of ions generated by colliding gaseous sample molecules with Rydberg atoms, as shown in Figure 3, the distance between the filament and the mesh grid is short, so the atoms sputtered from the filament ( The problem is that tungsten atoms (for example, tungsten atoms) are deposited on the mesh grid and discharged. When the discharge phenomenon occurs repeatedly, the production of negative noons in the sample by Rydberg atoms is interrupted each time, and sometimes the filament is broken. Also,
Thermionic electrons generated in the filament are accelerated and collided with a rare gas (e.g. xenon) to generate Rydberg atoms, but because the concentration of thermionic electrons that gather around the wire mesh grid is low, the concentration of the Rydberg atoms generated is also low, and the spread is reduced. In this case, not only the efficiency of generating negative ions of the parent molecule of the sample by the Ryudoperi atoms decreases, but also it becomes impossible to stably collect data.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は前記問題点を解決し、リュードベリ原子を安定
的化生成させると共に、リュードベリ原子の衝突により
生成した試料の負イオンを安定化された状態で存在させ
ることを可能としたリュードベリ原子衝撃型イオン源を
提供することを目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention solves the above problems, stably generates Rydberg atoms, and allows negative ions in a sample generated by the collisions of Rydberg atoms to exist in a stabilized state. The purpose of this study is to provide a Rydberg atom bombardment ion source that enables

(fll!題を解決するための手段) すなわら、本発明は気体の試料分子をリュードペリ原子
に衝突させ、試料をイオン化して質量分析する質量分析
装置のイオン源において、イオン源ブロックのリュード
ベリ原子発生部のグリッドな針棒状とすることを特徴と
するイオン源に関する。
(Means for solving the fll! problem) In other words, the present invention provides an ion source for a mass spectrometer that collides gaseous sample molecules with Rydberg atoms to ionize the sample and perform mass analysis. The present invention relates to an ion source characterized in that the atom generating section has a grid needle bar shape.

本発明によればリュードベリ原子衝撃型イオン源ブロッ
クのグリッドを針棒状タイプのグリッドとすることによ
り、フィラメントからスパッタされた原子の蒸着に起因
する放電がなくなり、さらにはグリッド周辺の熱電子の
濃度が高められ、従って生成するリュードベリ原子の濃
度を高めることができ、延いては試料の負イオン化効率
が向上するという特徴を有する。
According to the present invention, the grid of the Rydberg atom bombardment ion source block is a needle-bar type grid, thereby eliminating the discharge caused by the deposition of atoms sputtered from the filament, and further reducing the concentration of thermionic electrons around the grid. Therefore, the concentration of Rydberg atoms produced can be increased, and the negative ionization efficiency of the sample is improved.

以下に図面により本発明を説明する。The present invention will be explained below with reference to the drawings.

第1図は本発明のリュードベリ衝撃型イオン源ブロック
の構成を示す−・実施例の断面図である。イオン源ブロ
ックは2つの小室からできており、その中間に2枚のグ
リッド(7)および(8)が設置されている。フィラメ
ント(5)から放出された熱電子はプラスに印加された
針棒状のグリッド(8)で集められる。グリッド(7)
および(8)は共にマイナスに印加され、熱電子が試料
イオン化室(4)に流れ込むのを防止している3゜希ガ
ス導入口(1)から導入された希ガス(例えばキセノン
)は、グリッド(6)近傍の加速された熱電子と衝突し
てリュードペリ原子を生成する。このリュードペリ原子
が試料イオン化室(4)で試料導入口(2)から導入さ
れた気体試料と衝突して試料分子を負にイオン化させる
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the Rydberg impact type ion source block according to the present invention. The ion source block is made up of two chambers, with two grids (7) and (8) installed in the middle. Thermionic electrons emitted from the filament (5) are collected by a needle bar-shaped grid (8) to which a positive voltage is applied. grid (7)
and (8) are both applied negatively to prevent thermionic electrons from flowing into the sample ionization chamber (4).The rare gas (e.g. xenon) introduced from the 3° rare gas inlet (1) is (6) Collisions with nearby accelerated thermoelectrons to generate Ryudoperi atoms. The rheudoperi atoms collide with the gaseous sample introduced from the sample inlet (2) in the sample ionization chamber (4) to negatively ionize the sample molecules.

第3図は従来のイオン源ブロックの構成を示す断面図で
ある。従来法のグリッド(6勺は金網状であるため、フ
ィラメントから放出された原子が金網に蒸着するとフィ
ラメント(5′)とグリッド(0勺との間で放電を生ず
る。これに対し、本発明ではグリッド(6)を針棒状と
したことにより、グリッド(8)とフィラメント(5)
fllの空間が拡大され、放電現象が無くなり、さらに
はフィラメントから放出される熱電子をスムースにグリ
ッド(6)に移動させてトラップすることが可能となる
FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of a conventional ion source block. In the conventional method, the grid (5') is shaped like a wire mesh, so when atoms emitted from the filament are deposited on the wire mesh, a discharge occurs between the filament (5') and the grid (0).In contrast, in the present invention, By making the grid (6) into a needle bar shape, the grid (8) and filament (5)
The space of fll is expanded, the discharge phenomenon is eliminated, and furthermore, it becomes possible to smoothly move the thermoelectrons emitted from the filament to the grid (6) and trap them.

本発明の針棒状のグリッドの材質としては、ステンレス
鋼、タンタル、モリブデン、タングステンあるいはニッ
ケルの単体またはこれらの元素の2211以上からなる
合金が好適である。
Suitable materials for the needle bar-shaped grid of the present invention include stainless steel, tantalum, molybdenum, tungsten, or nickel, or alloys containing 2211 or more of these elements.

針棒の直径は適宜設定し得るが、通常0.1〜10s+
、好ましくは6.2〜5隋である。
The diameter of the needle bar can be set appropriately, but it is usually 0.1 to 10s+
, preferably 6.2 to 5 Sui.

(発明の効果) 本発明により、従来法の欠点であった放電現象を抑制で
き、またリュードベリ原子を安定的に生成させ、延いて
は試料の負イオンを長時間、安定した状態で生成させる
ことができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, it is possible to suppress the discharge phenomenon that was a drawback of the conventional method, and also to stably generate Rydberg atoms, which in turn allows negative ions in the sample to be generated in a stable state for a long time. I can do it.

また、該イオン源は小型化することもでき、通常の市販
の質量分析装置に装着できるため、汎用性も高い。
Further, the ion source can be miniaturized and can be attached to a normal commercially available mass spectrometer, so it has high versatility.

(実施例) 第1図に示す本発明のリュードベリ原子衝撃型イオン源
を備えた質量分析装置を用いてベンゾトリアゾールの全
イオンクロマトグラムを測定した。分析条件は以下のと
おゆである。
(Example) A total ion chromatogram of benzotriazole was measured using a mass spectrometer equipped with the Rydberg atom bombardment ion source of the present invention shown in FIG. The analysis conditions are as follows.

グ!J9 F(Gi)=  100V グリツド(G2): −100V グリッド(G): −300V フィラメント電流ニア、5A チャンバー:  1oov また、針棒はステンレス製で直径2mのものを用いた。Gu! J9 F (Gi) = 100V Grid (G2): -100V Grid (G): -300V Filament current near, 5A Chamber: 1oov Further, the needle bar was made of stainless steel and had a diameter of 2 m.

その結果を第4図に示した。一方、第3図に示すイオン
源を備えた従来の質量分析装置を用いて、同一条件で同
様の測定を行った。その結果を第5図に示す。第4図か
ら明らかなように本発明による負イオンの発生量は高レ
ベルで、非常に安定しているのに対し、第5図の従来法
による全イオンクロマトグラムは負イオンの生成が不安
定であり、繰り返し頻繁に生じろ放電のために、その都
度負イオンの量がm減していることを明確に示している
The results are shown in Figure 4. On the other hand, similar measurements were performed under the same conditions using a conventional mass spectrometer equipped with the ion source shown in FIG. The results are shown in FIG. As is clear from Figure 4, the amount of negative ions generated by the present invention is at a high level and is very stable, whereas the total ion chromatogram of Figure 5 by the conventional method shows that the generation of negative ions is unstable. This clearly shows that the amount of negative ions decreases by m each time due to repeated and frequent discharges.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のリュードベリ原子衝撃型イオン源ブロ
ックの構成を示す一実施例の断面図であり、第2図はこ
のイオン源ブロックの正面図である。第3図は、従来の
イオン源ブロックの構成を示す断面図である。第4図お
よび第5図はベンゾトリアゾールの全イオンクロマトグ
ラムを示す。 1.1′・・・・・・希ガス導入口 2.2′・・・・・・試料導入口 3.3′・・・・ リュードベリ原子発生室4.4′・
・・・・・試料イオン化室 5.5′・・・・・・フィラメント 6.6′・・・・・プラスに印加されたグリッド7.7
′・・・・・・マイナスに印加されたグリッド8′・・
−・マイナスに印加されたグリフ9′・・・・・・チャ
ンバー
FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the structure of the Rydberg atomic bombardment ion source block of the present invention, and FIG. 2 is a front view of this ion source block. FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of a conventional ion source block. Figures 4 and 5 show total ion chromatograms of benzotriazole. 1.1'...Rare gas inlet 2.2'...Sample inlet 3.3'...Rydberg atom generation chamber 4.4'
...Sample ionization chamber 5.5'...Filament 6.6'...Grid 7.7 with positive applied voltage
′...Grid 8′ applied to the negative...
−・Glyph 9′ applied to the minus chamber

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 気体の試料分子をリュードベリ原子に衝突させ、試料を
イオン化して質量分析する質量分析装置のイオン源にお
いて、イオン源ブロックのリュードベリ原子発生部のグ
リッドを針棒状とすることを特徴とするリュードベリ原
子衝撃型イオン源。
In an ion source for a mass spectrometer that collides gaseous sample molecules with Rydberg atoms to ionize the sample and perform mass spectrometry, Rydberg atomic bombardment is characterized in that the grid of the Rydberg atom generator of the ion source block is shaped like a needle bar. type ion source.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5935347A (en) * 1982-08-20 1984-02-27 Masahiko Tsuchiya Ion generator
JPS61163551A (en) * 1985-01-14 1986-07-24 Tamotsu Kondo Mass spectroscopy

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