JPH0361304B2 - - Google Patents
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- JPH0361304B2 JPH0361304B2 JP60280779A JP28077985A JPH0361304B2 JP H0361304 B2 JPH0361304 B2 JP H0361304B2 JP 60280779 A JP60280779 A JP 60280779A JP 28077985 A JP28077985 A JP 28077985A JP H0361304 B2 JPH0361304 B2 JP H0361304B2
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Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、質量分析装置（MS）を２段に配列
して分析を行うMS／MS装置に関するものであ
る。
して分析を行うMS／MS装置に関するものであ
る。
［従来技術］
近年MS／MS装置が注目されているが、磁場
型のMSを用いたMS／MS装置の基本型として、
第４図ａ，ｂ，ｃに示す３種類が存在する。第４
図においてＳはイオン源、Ｂは磁場、Ｅは電場、
CCは衝突室、Ｄはイオン検出器である。
型のMSを用いたMS／MS装置の基本型として、
第４図ａ，ｂ，ｃに示す３種類が存在する。第４
図においてＳはイオン源、Ｂは磁場、Ｅは電場、
CCは衝突室、Ｄはイオン検出器である。
［発明が解決しようとする問題点］
この内、ａ，ｂは構成が簡単で価格的に有利で
あるが、後段のMSが磁場又は電場単独なので性
能（分解能や感度）が十分とれないという欠点を
有し、一方、ｃは後段のMSの分解能は高くとれ
るが、イオンのパスが長くなつてイオンの通過率
が低下し、感度が十分とれないという欠点を有す
る。
あるが、後段のMSが磁場又は電場単独なので性
能（分解能や感度）が十分とれないという欠点を
有し、一方、ｃは後段のMSの分解能は高くとれ
るが、イオンのパスが長くなつてイオンの通過率
が低下し、感度が十分とれないという欠点を有す
る。
本発明は第４図ｃの構成又は第４図ｃの電場と
磁場を入れ替えた構成をとりながら、感度を向上
させることのできるMS／MS装置を提供するこ
とを目的としている。
磁場を入れ替えた構成をとりながら、感度を向上
させることのできるMS／MS装置を提供するこ
とを目的としている。
［問題点を解決するための手段］
この目的を達成するため、本発明は、イオン源
と、該イオン源から発生し加速電圧Vaで加速さ
れた試料イオンが入射する第１の二重収束質量分
析系と、該第１の二重収束質量分析系を通過した
試料イオンが入射する衝突室と、該衝突室を出射
した娘イオンが入射する第２の二重収束質量分析
系と、該第２の二重収束質量分析系を通過した娘
イオンを検出するイオン検出器を備えたMS／
MS装置において、前記加速電圧よりも低い電圧
Vcを前記衝突室に印加する手段と、前記第２の
二重収束質量分析系を構成する磁場の強度B2を
掃引する手段と、Va／Vcをｋ、B20を定数とし
たとき、 ｋ＋√2＋４（１−）（2 20）2なる関数に
従い、前記第２の二重収束質量分析系を構成する
電場の強度E2を、該磁場強度B2の掃引に対応し
て掃引する手段を設けたことを特徴としている。
と、該イオン源から発生し加速電圧Vaで加速さ
れた試料イオンが入射する第１の二重収束質量分
析系と、該第１の二重収束質量分析系を通過した
試料イオンが入射する衝突室と、該衝突室を出射
した娘イオンが入射する第２の二重収束質量分析
系と、該第２の二重収束質量分析系を通過した娘
イオンを検出するイオン検出器を備えたMS／
MS装置において、前記加速電圧よりも低い電圧
Vcを前記衝突室に印加する手段と、前記第２の
二重収束質量分析系を構成する磁場の強度B2を
掃引する手段と、Va／Vcをｋ、B20を定数とし
たとき、 ｋ＋√2＋４（１−）（2 20）2なる関数に
従い、前記第２の二重収束質量分析系を構成する
電場の強度E2を、該磁場強度B2の掃引に対応し
て掃引する手段を設けたことを特徴としている。
［作用］
本発明においては、第1MSと第2MSとの間に
配置される衝突室に高電圧が印加され、これによ
り衝突室で生成された娘イオンに大きなエネルギ
ーを与えることができるため、後段のMSのイオ
ン透過率が向上し、高い感度を得ることができ
る。
配置される衝突室に高電圧が印加され、これによ
り衝突室で生成された娘イオンに大きなエネルギ
ーを与えることができるため、後段のMSのイオ
ン透過率が向上し、高い感度を得ることができ
る。
以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳説す
る。
る。
［実施例］
第１図は本発明の一実施例の構成を示し、図に
おいてＳはイオン源、E1，B1は第１のMSを構成
する電場と磁場、E2，B2は第２のMSを構成する
電場と磁場である。CCは第1MSと第2MSの間に
配置される衝突室で、外部からヘリウム等の衝突
ガスが供給されると共に、電源１から高電圧Vc
が印加される。２は電場E2用の電場電源、３は
磁場B2用の磁場電源、４は走査回路、５は走査
信号発生器である。
おいてＳはイオン源、E1，B1は第１のMSを構成
する電場と磁場、E2，B2は第２のMSを構成する
電場と磁場である。CCは第1MSと第2MSの間に
配置される衝突室で、外部からヘリウム等の衝突
ガスが供給されると共に、電源１から高電圧Vc
が印加される。２は電場E2用の電場電源、３は
磁場B2用の磁場電源、４は走査回路、５は走査
信号発生器である。
かかる構成において、イオン源Ｓで生成され、
加速電圧Vaで加速された試料イオンは第1MSへ
導入され、電場E1、磁場B1の強度によつて決ま
る特定の質量m1を持つた親イオンm1 +のみが第
1MSを通過し、衝突室CCへ向かう。衝突室CC内
には衝突ガスが適当な圧力になるように供給され
ており、第1MSを通過した親イオンm1 +は衝突室
内でガス分子と衝突し、娘イオンm2 +と質量
（m1−m2）の中性粒子に分裂する。このように
して衝突室CC内で生成された娘イオンm2 +を第
2MSへ導入すると共に、第2MSの電場E2及び磁
場B2を掃引すれば、親イオンm1 +からどのような
質量の娘イオンが派生するかを示す娘イオンスペ
クトルが得られる。
加速電圧Vaで加速された試料イオンは第1MSへ
導入され、電場E1、磁場B1の強度によつて決ま
る特定の質量m1を持つた親イオンm1 +のみが第
1MSを通過し、衝突室CCへ向かう。衝突室CC内
には衝突ガスが適当な圧力になるように供給され
ており、第1MSを通過した親イオンm1 +は衝突室
内でガス分子と衝突し、娘イオンm2 +と質量
（m1−m2）の中性粒子に分裂する。このように
して衝突室CC内で生成された娘イオンm2 +を第
2MSへ導入すると共に、第2MSの電場E2及び磁
場B2を掃引すれば、親イオンm1 +からどのような
質量の娘イオンが派生するかを示す娘イオンスペ
クトルが得られる。
この時衝突室に接地電位が与えられている従来
法では、親イオンが持つていたエネルギーは娘イ
オンと中性粒子に夫々の質量に応じてm2：m1−
m2の比率で分配され、その分配されたエネルギ
ーを持つた娘イオンが衝突室を出て第2MSへ向
かう。そのため、娘イオンの質量が小さい場合に
は、娘イオンが持つエネルギーも小さく、このよ
うな低エネルギーの娘イオンを第2MSへ導入し
ても、娘イオンの通過効率は低く、検出感度も十
分とれないことは避けられなかつた。
法では、親イオンが持つていたエネルギーは娘イ
オンと中性粒子に夫々の質量に応じてm2：m1−
m2の比率で分配され、その分配されたエネルギ
ーを持つた娘イオンが衝突室を出て第2MSへ向
かう。そのため、娘イオンの質量が小さい場合に
は、娘イオンが持つエネルギーも小さく、このよ
うな低エネルギーの娘イオンを第2MSへ導入し
ても、娘イオンの通過効率は低く、検出感度も十
分とれないことは避けられなかつた。
その点、衝突室に高電圧Vcが印加されている
本発明では娘イオンに高いエネルギーを与えるこ
とが可能である。例えばVc＝Vaの場合を考える
と、親イオンは衝突室内でエネルギーがゼロにな
り、その結果生成される娘イオンm2 +が親イオン
から受取るエネルギーはゼロになるものの、衝突
室には電圧Vcが印加されているため、衝突室か
ら第2MSへ向けて自由空間に出た娘イオンは高
電圧Vc（＝Va）に応じた高いエネルギーを持つ
ことになる。そのため、このような高エネルギー
の娘イオンを第2MSへ導入すれば、娘イオンの
通過効率は高く、検出感度も十分高いものが得ら
れる。
本発明では娘イオンに高いエネルギーを与えるこ
とが可能である。例えばVc＝Vaの場合を考える
と、親イオンは衝突室内でエネルギーがゼロにな
り、その結果生成される娘イオンm2 +が親イオン
から受取るエネルギーはゼロになるものの、衝突
室には電圧Vcが印加されているため、衝突室か
ら第2MSへ向けて自由空間に出た娘イオンは高
電圧Vc（＝Va）に応じた高いエネルギーを持つ
ことになる。そのため、このような高エネルギー
の娘イオンを第2MSへ導入すれば、娘イオンの
通過効率は高く、検出感度も十分高いものが得ら
れる。
実際には、Vc＝Vaでは親イオンのエネルギー
が衝突室内でゼロになつて娘イオンの生成がうま
くゆかないので、VcはVaより低くし、衝突室内
で親イオンにある程度のエネルギー（Va−Vcを
持たせる必要がある。
が衝突室内でゼロになつて娘イオンの生成がうま
くゆかないので、VcはVaより低くし、衝突室内
で親イオンにある程度のエネルギー（Va−Vcを
持たせる必要がある。
このように、本発明では上述の如く衝突室に電
圧Vcが印加されるため、第2MSの掃引を以下の
ように行わねばならない。
圧Vcが印加されるため、第2MSの掃引を以下の
ように行わねばならない。
衝突室CC内での親イオンm1 +の速度V1は下式
で表わされる。
で表わされる。
V1＝√2（−）1 (1)
加速電圧Vaで加速されたイオンが通過する電
場（E2）の強度をE20として Va／E20＝Ｋ (2) と置くと、娘イオンm2 +の通過する電場E2の強度
Ｅは、下式で表わされる。
場（E2）の強度をE20として Va／E20＝Ｋ (2) と置くと、娘イオンm2 +の通過する電場E2の強度
Ｅは、下式で表わされる。
Ｅ＝m2V1 2／2eK＋Vc／Ｋ
＝｛（m2／m1（Va−Vc）＋Vc｝／Ｋ (3)
同様に娘イオンm2 +の通過する磁場B2の強度を
Ｂ、ａを磁場B2におけるイオンの中心軌道半径、
娘イオンm2 +の速度をV2と置くと、下式が得られ
る。
Ｂ、ａを磁場B2におけるイオンの中心軌道半径、
娘イオンm2 +の速度をV2と置くと、下式が得られ
る。
V2＝aeB／m2 (4)
又、エネルギー保存則より下式が成立する
m2V2 2／２＝m2V1 2／２＋eVc (5)
(3)式に(5)式を代入すれば下式が得られる。
m2V2 2／２＝KeE (6)
そして、(4)、(6)式よりV2を消去すれば下式が
得られる。
得られる。
Em2／B2＝a2e／2K (7)
更に、(3)、(7)式よりm2を消去すれば下式が得
られる。
られる。
Ｅ｛Ｅ−（Vc／Ｋ）｝／B2
＝a2e（Va−Vc）／2K2m1 (8)
この(8)式が常に成立つようにＥとＢを変化させ
る、即ち電場E2と磁場B2を掃引すれば娘イオン
スペクトルを得ることができる。
る、即ち電場E2と磁場B2を掃引すれば娘イオン
スペクトルを得ることができる。
(8)式を更に整理するため、
ｋ＝Vc／Va (9)
ε＝KE／Va (10)
β2＝a2eB2／2m1Va (11)
と置き、(9)〜(11)式を(8)式に代入すれば、下式が得
られる。
られる。
ε2−kε−（１−ｋ）β2＝０ (12)
(12)式からεを求めれば下式が得られる。
ε＝｛ｋ＋√2＋４（１−）2｝／２（13）
尚、上記(10)式及び(11)式で、Ｋ／Va及びa2／
2m1の値は測定中で一定なのでεとE2及びβとB2
は等価と考えて良い。従つて、（13）式が常に成
立つように電場E2と磁場B2を掃引すれば特定の
親イオンから派生したすべての娘イオンを検出す
る娘イオンスキヤンを行うことができる。
2m1の値は測定中で一定なのでεとE2及びβとB2
は等価と考えて良い。従つて、（13）式が常に成
立つように電場E2と磁場B2を掃引すれば特定の
親イオンから派生したすべての娘イオンを検出す
る娘イオンスキヤンを行うことができる。
また、衝突室に入射する前の親イオンm1 +の速
度をv0、m1 +が通過する磁場B2の強度をB20と置
くと、エネルギー保存式m1v0 2／２＝eVa及び(4)
式と同様の式V0＝aeB0／m1から、B20 2＝
2Vam1／a2eが得られる。
度をv0、m1 +が通過する磁場B2の強度をB20と置
くと、エネルギー保存式m1v0 2／２＝eVa及び(4)
式と同様の式V0＝aeB0／m1から、B20 2＝
2Vam1／a2eが得られる。
すなわち、（13）式におけるβ2は、β2＝B2／
B20 2と表わすことができる。
B20 2と表わすことができる。
第２図はこの（13）式に基づいて電場E2と磁
場B2の掃引を行うための走査回路４の一例を示
すブロツク図である。第２図において６は割算回
路、７，８は２乗回路、９はゲイン４倍の増幅
器、１０は引算回路、１１は掛算回路、１２，１
４は加算回路、１３は平方根回路、VRは可変抵
抗である。この第２図から分るように、イオン源
での加速電圧Va、衝突室に印加される電圧Vc、
走査信号Ｉ、固定値I0を外部から入力すれば、電
場電源２にはｋ＋√2＋４（0−）2に対応す
る信号が供給される。
場B2の掃引を行うための走査回路４の一例を示
すブロツク図である。第２図において６は割算回
路、７，８は２乗回路、９はゲイン４倍の増幅
器、１０は引算回路、１１は掛算回路、１２，１
４は加算回路、１３は平方根回路、VRは可変抵
抗である。この第２図から分るように、イオン源
での加速電圧Va、衝突室に印加される電圧Vc、
走査信号Ｉ、固定値I0を外部から入力すれば、電
場電源２にはｋ＋√2＋４（0−）2に対応す
る信号が供給される。
測定にあつては、先ず、Ｉの値を最大（Ｉ＝I0
に相当）にする。この時、電源２への基準入力信
号はｋ＋√2＋４（0−）0 2となるが、電源２
を調整して電場E2の強度がＥになるように設定
しておく。これにより、（13）式が成立するよう
になる。
に相当）にする。この時、電源２への基準入力信
号はｋ＋√2＋４（0−）0 2となるが、電源２
を調整して電場E2の強度がＥになるように設定
しておく。これにより、（13）式が成立するよう
になる。
更に、可変抵抗VRを調整して磁場B2の強度を
親イオンが検出される磁場強度B0になるように
調整する。
親イオンが検出される磁場強度B0になるように
調整する。
このような調整終了後、走査信号ＩをI0から減
少させる方向に損引すれば、磁場B2の強度はリ
ニアに掃引され、電場E2の強度は（13）式に従
つて掃引されることになり、検出器Ｄからは娘イ
オンスペクトルが得られる。
少させる方向に損引すれば、磁場B2の強度はリ
ニアに掃引され、電場E2の強度は（13）式に従
つて掃引されることになり、検出器Ｄからは娘イ
オンスペクトルが得られる。
第３図はｋの値に応じたB2−E2掃引曲線を示
す。ｋ＝０即ちVc＝０が衝突室に電圧を印加し
ない従来の場合の掃引に該当し、ｋ＝１がVc＝
Vaの場合に該当する。先に述べた通り、ｋの値
は０＜ｋ＜１に設定される。
す。ｋ＝０即ちVc＝０が衝突室に電圧を印加し
ない従来の場合の掃引に該当し、ｋ＝１がVc＝
Vaの場合に該当する。先に述べた通り、ｋの値
は０＜ｋ＜１に設定される。
尚、一定娘イオンスペクトルを得れば存在する
娘イオンの質量が分るので、それ以後は走査信号
Ｉとして、娘イオンを指定する一定レベル信号を
供給すれば、その特定の娘イオン量を経時的にモ
ニタできる。複数の娘イオンをモニタする場合に
は、その複数の娘イオンを指定する複数のレベル
でステツプ的に切替わる信号を走査信号Ｉとして
供給すれば良く、そうすれば、特定親イオンから
派生する複数の特定娘イオンを時分割的に捕捉し
て、それぞれの強度の経時的な変化をモニタする
ことが可能である。
娘イオンの質量が分るので、それ以後は走査信号
Ｉとして、娘イオンを指定する一定レベル信号を
供給すれば、その特定の娘イオン量を経時的にモ
ニタできる。複数の娘イオンをモニタする場合に
は、その複数の娘イオンを指定する複数のレベル
でステツプ的に切替わる信号を走査信号Ｉとして
供給すれば良く、そうすれば、特定親イオンから
派生する複数の特定娘イオンを時分割的に捕捉し
て、それぞれの強度の経時的な変化をモニタする
ことが可能である。
後段のMSが、電場E2、磁場B2以外に静電レン
ズ（例えば４極レンズ、６極レンズ、８極レン
ズ）を含む場合には、それらのレンズにも電場
E2に供給される電圧に比例した電圧を印加する
必要があることは言うまでもない。
ズ（例えば４極レンズ、６極レンズ、８極レン
ズ）を含む場合には、それらのレンズにも電場
E2に供給される電圧に比例した電圧を印加する
必要があることは言うまでもない。
［効果］
以上詳述した如く、本発明によれば、第1MS
と第2MSとの間に配置される衝突室に高電圧が
印加され、これにより娘イオンに高いエネルギー
を与えることができるため、第2MSにおける娘
イオンの通過率が向上し、検出感度も十分に高め
られる。
と第2MSとの間に配置される衝突室に高電圧が
印加され、これにより娘イオンに高いエネルギー
を与えることができるため、第2MSにおける娘
イオンの通過率が向上し、検出感度も十分に高め
られる。
第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロツ
ク図、第２図は（13）式に基づいて電場E2と磁
場B2の掃引を行うための走査回路の一例を示す
ブロツク図、第３図はｋの値に応じたB2−E2掃
引曲線を示す図、第４図は磁場型のMSを用いた
MS／MS装置の基本型を示す図である。 Ｓ：イオン源、E1，E2：電場、B1，B2：磁場、
CC：衝突室、１：電源、２：電場電源、３：磁
場電源、４：走査回路、５：走査信号発生器、
６：割算回路、７，８：２乗回路、９：増幅器、
１０：引算回路、１１：掛算回路、１２：加算回
路、１３：平方根回路、VR：可変抵抗。
ク図、第２図は（13）式に基づいて電場E2と磁
場B2の掃引を行うための走査回路の一例を示す
ブロツク図、第３図はｋの値に応じたB2−E2掃
引曲線を示す図、第４図は磁場型のMSを用いた
MS／MS装置の基本型を示す図である。 Ｓ：イオン源、E1，E2：電場、B1，B2：磁場、
CC：衝突室、１：電源、２：電場電源、３：磁
場電源、４：走査回路、５：走査信号発生器、
６：割算回路、７，８：２乗回路、９：増幅器、
１０：引算回路、１１：掛算回路、１２：加算回
路、１３：平方根回路、VR：可変抵抗。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ イオン源と、該イオン源から発生し加速電圧
Vaで加速された試料イオンが入射する第１の二
重収束質量分析系と、該第１の二重収束質量分析
系を通過した試料イオンが入射する衝突室と、該
衝突室を出射した娘イオンが入射する第２の二重
収束質量分析系と、該第２の二重収束質量分析系
を通過した娘イオンを検出するイオン検出器を備
えたMS／MS装置において、前記加速電圧より
も低い電圧Vcを前記衝突室に印加する手段と、
前記第２の二重収束質量分析系を構成する磁場の
強度B2を掃引する手段と、Va／Vcをｋ、B20を
定数としたとき、 ｋ＋√2＋４（１−）（2 20）2なる関数に
従い、前記第２の二重収束質量分析系を構成する
電場の強度E2を、該磁場強度B2の掃引に対応し
て掃引する手段を設けたことを特徴とするMS／
MS装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60280779A JPS62140354A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Ｍｓ／ｍｓ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60280779A JPS62140354A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Ｍｓ／ｍｓ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62140354A JPS62140354A (ja) | 1987-06-23 |
| JPH0361304B2 true JPH0361304B2 (ja) | 1991-09-19 |
Family
ID=17629837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60280779A Granted JPS62140354A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | Ｍｓ／ｍｓ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62140354A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101430369B1 (ko) * | 2013-08-16 | 2014-08-13 | 성균관대학교산학협력단 | 수지 함침 섬유의 제조장치 |
| US9081426B2 (en) | 1992-03-05 | 2015-07-14 | Anascape, Ltd. | Image controller |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07118297B2 (ja) * | 1988-04-01 | 1995-12-18 | 日本電子株式会社 | Ｍｓ／ｍｓ装置 |
-
1985
- 1985-12-13 JP JP60280779A patent/JPS62140354A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9081426B2 (en) | 1992-03-05 | 2015-07-14 | Anascape, Ltd. | Image controller |
| KR101430369B1 (ko) * | 2013-08-16 | 2014-08-13 | 성균관대학교산학협력단 | 수지 함침 섬유의 제조장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62140354A (ja) | 1987-06-23 |
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