JPH04106857A - 四重極質量分析計 - Google Patents

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、高周波誘導コイルに高周波エネルギを供給し
高周波磁界を形成して高周波誘導結合プラズマを生じさ
せ該プラズマを利用して前記試料中の被測定元素を分析
する高周波誘導結合プラズマ分析装置（以下、ｒＩＣＰ
−ＭＳＪという）などに装着されＲＦ駆動回路のフィー
ドバックループ内に故障や断線があってもＲＦパワーア
ンプの出力が確実にゼロとなるようにした四重極質量分
析計に関する。

〈従来の技術〉 近時、四重極質量分析計は高性能分析計とじて多くの機
器に組込まれて使用されているが、ここでは、ＩＣＰ−
ＭＳの一部として組み込まれて使用されている場合につ
いて説明する。

第２図は、ＩＣＰ−ＭＳの一般的な１１成説明図である
。この図において、プラズマトーチ１の外室１ｂと最外
室ＩＣにはガス調節器２を介してアルゴンガス供給源３
からアルゴンガスが供給され、内室１ａには試料導入装
置４内の固体試料がレーザ光源５から照射されたレーザ
光によって気化されてのちキャリアガスであるアルゴン
ガスによって搬入されるようになっている。尚、試料が
液体の場合は一第２図′の試料導入装置４とレーザ光源
５が除去され、導入される液体試料を霧化してプラズマ
トーチ１の内室１ａに供給するネプライザが装着される
。また、試料は固体であることよりも液体であることが
多い。

更に、プラズマトーチ１に巻回された高周波誘導コイル
６には高周波電源１０によって高周波電流が流され、該
コイル６の周囲に高周波磁界（図示せず）が形成されて
いる。この状態で上記高周波磁界の近傍でアルゴンガス
中に電子かイオンが植え付けられると、該高周波磁界の
作用によって瞬時に高周波誘導結合プラズマ７が生ずる
。

また、ノズル８とスキマー９に挟まれたフォアチャンバ
ー本体１１内は、真空ポンプ１２によって例えばＩＴｏ
ｒｒ、に吸引されている。更に、センターチャンバー１
３内にはイオンレンズ１４ａ、１４ｂが設けられると共
に、該センターチャンバー１３の内部は第１油拡散ポン
プ１５によって例えば１０−’Ｔｏｒｒ、に吸引され、
マスフィルタ（例えば四重極マスフィルタ）１６を収容
しているリアチャンバー１７内は第２油拡散ポンプ１８
によって例えば１０−’Ｔｏｒｒ、に吸引されている。

この状態で高周波誘導結合プラズマ中に上述のようにし
て気化された試料が導入され、イオン化や発光が行われ
る。該プラズマ７内のイオンは、ノズル８やスキマー９
を経由してのちイオンレンズ１４ａ、１４ｂ　（ダブレ
ット四重径レンズ）の間を通って収束され、四重極マス
フィルタ１６に導入される。四重極マスフィルタ１６に
入ったイオンのうち目的の質量電荷比のイオンだけが、
通過し二次電子増倍管１９に導かれて検出される。この
検出信号が信号処理部２０に送出されて演算・処理され
ることによって、前記試料中の被測定元素分析値が求め
られるようになっている。

第３図は上記四重極マスフィルタ１６を構成する四重径
ロッドに電圧を印加する駆動回路の構成回路図であり、
図中、２１は第２図の信号処理部２０に内臓されている
ｃｐｕ　＜中央処理装置）からのディジタル信号を受け
てアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、２２はＲＦｔ
圧を制御するＯＰアンプ、２３はＯＰアンプ２２の出力
電圧の飽和を検出するコンパレータ、２４はモジュレー
タ、２５はＲＦ発振器、２６はパワーアンプ、２７は共
振器、２８は分圧検波器、２９は第２図の四重極マスフ
ィルタ１６を構成する四重径ロッドである。

このような構成からなる駆動回路において、ＯＰアンプ
２２．モジュレータ２４．ＲＦパワーアンプ２６．共振
器２７．及び分圧検波器２８でフィードバックループが
形成されている。このフィードバックルーズの中の各モ
ジュールが故障したりケーブルが外れたり断線した場合
、ＯＰアンプの出力の飽和をコンパレータ２３が検出し
Ｄ／Ａ変換器２１の出力をクリアしてＲＦパワーアンプ
１６などを保護するようになっている。また、上記ＣＰ
Ｕから送出された設定質量数信号が第１図のような回路
構成からなる駆動回路に送られ、該駆動回路はこの司令
信号を受けて必要な電圧を四重極マスフィルタ１６のロ
ッドに印加するようになっている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 然しなから、上記従来例の駆動回路においては、ＲＦパ
ワーアンプ２６と共振器２７の間のケーブルやフィード
バック電圧の伝送ラインが完全に断線したりフィードバ
ック電圧ｖＦが完全にゼロになった場合、Ｄ／Ａ変換器
２１の出力をゼロにしても完全にはゼロとならなかった
りＯＰアンプ自体のオフセット電圧が原因となったりし
て出力が飽和してしまうことが多かった。

このような場合、ＲＦパワーアンプ２６が出力オープン
の状態又はショートしている状態でフルパワー（全開）
運転になったり、共振器１７と四重極ロッド２９に最大
電圧か印加され続けたりすると、駆動回路の寿命を縮め
たり故障の原因になったりするという欠点かあった。特
に、ＲＦパワアンプは出力か数十ないし数百ワットであ
るため、ＲＦパワーアンプ２６が出力オープンの状態又
はショートしている状態でのフルパワー（全開）運転は
ＩＣＰ−ＭＳの致命的な故障や大きな事故を招く危険性
も高かった。

本発明は、かかる状況に鑑みてなされものであり、その
課題は、ＲＦ駆動回路のフィードバックループ内に故障
や断線があってもＲＦパワーアンプの出力が確実にゼロ
となるような四重極質量分析計を提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、高周波誘導結合プラズマ分析装百などに使用
される四重極質量分析計において、四重極質量分析計の
出力を信号処理する信号処理部に内臓されている中央処
理装置から送出されたディジタル信号を受けてアナログ
信号に変換するＤ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器から送
出されたアナログ信号を反転入力端子で受けＲＦ電圧を
制御するＯＰアンプと、該ＯＰアンプの出力ｔＦＥＥの
飽和を検出するコンパレータと、該コンパレータの出力
に応じてオンオフ動作して前記ＯＰアンプの出力と入力
をショートさせるアナログスイッチと、前記ＯＰアンプ
の出力をモジュレータを介して受けるＲＦパワーアンプ
と、前記Ｄ／Ｆ変換器の出力を抵抗を介しフィードバッ
ク電圧として受ける分圧検波器と、該分圧検波器の出力
と前記ＲＦパワーアンプの出力を受は前記四重極ロッド
に駆動電圧を供給する共振器とを設け、ＯＰアンプ、モ
ジュレータ、ＲＦパフ−アンプ、共振器、及び分圧検波
器で形成されている駆動回路のフィードバックループと
は別に前記アナログスイッチによるフィードバックルー
プが形成されていることにある。

〈実施例〉 以下、本発明について図を用いて詳細に説明する。第１
図は本発明実施例の要部構成説明図であり、図中、第３
図と同一記号は同一意味をもなせて使用しここでの重複
説明は省略する。また、３０はコンパレータ２３の出力
に応じてオンオフ動作してＯＰアンプ２２の出力と入力
をショートさせるアナログスイッチである。

このような要部構成回路からなる本発明の実施例におい
て、上記フィードバックルーズの中の各モジュールが故
障したりケーブルが外れたり断線した場合−ＯＰアンプ
２２は飽和しようとするが−それをコンパレータ２３が
検出し、Ｄ／Ａ変換器２１の出力をクリアすると共にア
ナログスイッチ３０をオンにする。このようにしてアナ
ログスイッチ３０がオンになると、従来のフィードバッ
クループ（換言するならば、本来のフィードバックルー
プであって、ＯＰアンプ２２．モジュレータ２４、ＲＦ
パワーアンプ２６．共振器２７．及び分圧検波器２８か
らなるフィードバックループ）とは別に、アナログスイ
ッチ３ｏを経由するフィトパックループが形成され出力
が略ゼロとなる。

即ち、第１図において、アナログスイッチ３０゜ＯＰア
ンプ２２．モジュレータ２４．ＲＦパワーアンプ２６．
共振器２７．及び分圧検波器２８で駆動回路のフィード
バックループが形成されている。

このため、ＯＰアンプ２２の出力が飽和しようとすると
、Ｄ／Ａ変換器２１の出力がクリアされると同時にＯＰ
アンプの入出力もショートされる。

従って、Ｄ／Ａ変換器２１の出力が完全にゼロにならな
かったりＯＰアンプ２２にオフセット電圧があっても、
ｏＰアンプ２２の出力は確実にゼロ付近になる（即ち、
アナログスイッチにオン抵抗があるため完全にゼロには
ならない）、よって、モジュレータ２４の出力も略ゼロ
となり、その結果、ＲＦパワーアン１２６．共振器２７
．及び四重極ロッド２９なども過大な電圧やパワーから
確実に保護されるようになる。

尚、本発明実施例の他の部分の動作は、第２図を用いて
詳述した前記従来例の場合と同一であるためここでの重
複説明は省略する。また、本発明は上述の実籍例に限定
されることなく種々の変形が可能であり、例えば第１図
の駆動回路と同様の動作をコンピュータのソフトウェア
で行なうようにしても良い。

〈発明の効果〉 以上詳しく説明したように、本発明は、四重極質量分析
計において、四１１質量分析計の出力を信号処理する信
号処理部に内臓されている中央処理装置から送出された
ディジタル信号を受けてアナログ信号に変換するＤ／Ａ
変換器と一該Ｄ／Ａ変換器から送出されたアナログ信号
を反転入力端子で受けＲＦ雷電圧制御するＯＰアンプと
、該ＯＰアンプの出力電圧の飽和を検出するコンパレー
タと、該コンパレータの出力に応じてオンオフ動作して
前記ＯＰアンプの出力と入力をショートさせるアナログ
スイッチと、前記ＯＰアンプの出力をモジュレータを介
して受けるＲＦパワーアンプと、前記Ｄ／Ｆ変換器の出
力を抵抗を介しフィトパック電圧として受ける分圧検波
器と、該分圧検波器の出力と前記ＲＦパワーアンプの出
力を受け前記四重極ロッドに駆動電圧を供給する共振器
とを設け、ＯＰアンプ、モジュレータ、ＲＦパワアンプ
、共振器、及び分圧検波器で形成されている駆動回路の
フィードバックループとは別に前記アナログスイッチに
よるフィードバックループか形成されるように構成にし
た。

このため、ＯＰアンプ２２の出力か飽和しようとすると
、Ｄ／Ａ変換器２１の出力がクリアされると同時にＯＰ
アンプの入出力もショートされる。

従って、Ｄ／Ａ変換器２１の出力が完全にゼロにならな
かったりＯＰアンプ２２にオフセット電圧があっても、
ＯＰアンプ２２の出力は確実にゼロ付近になる。よって
、モジュレータ２４の出力も略セロとなり、その結果、
ＲＦパワーアンプ２６゜共振器２７．及び四重極ロッド
２９なども過大な電圧やパワーから確実に保護されるよ
うになる。

従って、本発明によれば、ＲＦ駆動回路のフィードバッ
ク内に故障や段線かあっても、ＲＦパワーアンプの出力
が確実にゼロとなるような四重極質量分析計が実現する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の要部構成回路図、第２図は高周
波誘導プラズマ質量分析装置のに一般的な構成説明図、
第３図は従来例の要部構成回路図である。 １・・・・・・プラズマトーチ、６・・・・・・高周波
誘導コイル、７・・・・・・高周波誘導結合プラズマ、
８・・・・・・ノズル、９・・・・・・スキマー　１６
・・・・・・マスフィルタ、１６ａ〜１６ｄ・・・四重
極マスフィルタのロッド、１７・・・・・・リアチャン
バー−２０・・・・・・信号処理部、２１・・・・・・
Ｄ／Ａ変換器、２２・・・・・・ＯＰアンプ、２３・・
・・・・コンパレータ、２４・・・・・・モジュレータ
、２５・・・・・・ＲＦ発振器、２６・・・・・・パワ
ーアンズ、２７・・・・・・共振器、２８・・・・・・
分圧検波器、２９・・・・・・四重極ロッド、 ３０・・・・・・アナログスイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高周波誘導結合プラズマ分析装置などに使用され四重極
   マスフィルタを構成する四重極ロッドを有する四重極質
   量分析計において、該四重極質量分析計の出力を信号処
   理する信号処理部に内臓されている中央処理装置から送
   出されたディジタル信号を受けてアナログ信号に変換す
   るＤ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器から送出されたアナ
   ログ信号を反転入力端子で受けＲＦ電圧を制御するＯＰ
   アンプと、該ＯＰアンプの出力電圧の飽和を検出するコ
   ンパレータと、該コンパレータの出力に応じてオンオフ
   動作して前記ＯＰアンプの出力と入力をショートさせる
   アナログスイッチと、前記ＯＰアンプの出力をモジュレ
   ータを介して受けるＲＦパワーアンプと、前記ＲＦパワ
   ーアンプの出力を受け前記四重極ロッドに駆動電圧を供
   給する共振器と、該共振器の出力を分圧検波して前記Ｏ
   Ｐアンプにフィートドバック電圧を供給する分圧検波器
   とを具備し、前記ＯＰアンプ、モジュレータ、ＲＦパワ
   ーアンプ、共振器、及び分圧検波器で形成されている駆
   動回路のフィードバックループとは別に前記アナログス
   イッチによるフィードバックループが形成されているこ
   とを特徴とする四重極質量分析計。