JPH04262356A - 高周波誘導結合プラズマ質量分析装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波誘導結合プラズ
マ（ＩＣＰ）イオン源と質量分析装置（ＭＳ）とを結合
した高周波誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−Ｍ
Ｓ）に係り、特にＭＳとして高分解能の磁場型質量分析
装置を用いた高周波誘導結合プラズマ質量分析装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のＩＣＰ−ＭＳの構成例を図３に示
す。図３において、１はＩＣＰイオン源であり、高周波
コイル２を巻回した石英等の電気絶縁体製プラズマトー
チ３と試料液を噴霧するためのネブライザ４とから構成
されている。５は試料液６を収納すると共に導入管７を
介してネブライザ４に接続された試料ボトルである。な
お、図示しないがプラズマトーチ３の外周には高周波コ
イル２からの高周波をシールドするためのアース電位に
保たれたシールドケースが設けてある。８は電気良導体
で形成されたコーン状のノズル９と第１及び第２のスキ
マー１０、１１とからなるインターフェース、１２は質
量分析装置で、内部には四重極質量分析計（ＱＭＳ）等
からなる質量分析系１３が配置されている。１４は前記
質量分析装置１２内を高真空に保つための油拡散ポンプ
、１５、１６は前記ノズル９と第１のスキマー１０及び
第１、第２のスキマー１０と１１との間に各々形成され
る空間Ｓ１，Ｓ２を排気管１７、１８を介して排気する
ための油回転ポンプである。１９はイオンを加速、収束
して前記質量分析系１３に導くための電極群、２０は第
２のスキマー１１と電極群１９との間に設置された加速
電極であり、ＱＭＳの場合には、分析イオンの運動エネ
ルギーは　０　〜　２０ｅＶの範囲に限られているため
、ノズル９、スキマー１０、１１は接地電位となされ、
加速電極２０には−１００Ｖ程度の負電圧が印加される
。

【０００３】以上の構成において、プラズマトーチ３内
には図示外のガス供給源からアルゴンガスが供給され、
また、ネブライザ４から試料液６が霧状となって導入さ
れる。この状態において、高周波コイル２に電力を印加
して高周波磁界を形成するとプラズマＰが発生するため
、このプラズマ内の試料イオンがノズル９、各スキマー
１０、１１を通ってインターフェース８内に進入する。 このインターフェース内に進入したイオンは電極群１９
により加速、収束されて質量分析系１３に導入される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時、質量
分析系１３として磁場型質量分析系を使用して高い分解
能を得るようにしたＩＣＰ−ＭＳが提案されている。し
かしながら、磁場型質量分析系に上述した従来のインタ
ーフェース８をそのまま接続した場合には、ＩＣＰイオ
ン源１で生成したプラズマイオンを効率よくＭＳに供給
することができないという問題があることが分かった。

【０００５】その理由は次のようである。図３に示す構
成において、ノズル９、第１および第２のスキマー１０
、１１で引き出されるイオンビームの断面形状は略円形
である。これに対して、従来使用されているＱＭＳにお
いては入口にあるメインスリット（図３には図示せず）
の開口部の形状は円形であるので、図３に示すようなイ
ンターフェースを使用できるのであるが、磁場型質量分
析系の場合には、イオンにＱＭＳの場合に比較して高い
加速エネルギーを与える必要があり、それに加えて、図
４Ａに示すように、入口にあるメインスリットの開口３
０の形状は矩形であり、その寸法は、ｚ軸方向、即ち、
質量数が分離される方向は２０　〜　５０　μｍ程度、
ｚ軸方向と直交する方向（以下、高さ方向と称す）には
　２　〜　６　ｍｍ程度である。従って、従来のインタ
ーフェースにより引き出したイオンビームを磁場型質量
分析系に照射した場合には、図４Ｂの斜線部で示すよう
に、イオンビーム３１の多くの部分がメインスリットに
阻止されてしまい、効率が悪いものとなってしまうので
ある。

【０００６】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、ＩＣＰイオン源で生成したプラズマイオンを効率
よくＭＳに導入することができる高周波誘導結合プラズ
マ質量分析装置を提供することを目的とするものである
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の高周波誘導結合プラズマ質量分析装置は
、高周波誘導結合プラズマイオン源を用いて試料をイオ
ン化し、生じたイオンをインターフェースを介して磁場
型質量分析系に導入するようにした高周波誘導結合プラ
ズマ質量分析装置において、前記インターフェースは引
き出し電極と、前記引き出し電極により引き出されたイ
オンビームの断面形状を変形して前記磁場型質量分析系
のメインスリットの開口形状に近似させるレンズ系と、
前記レンズ系で変形されたイオンビームを前記磁場型質
量分析系のメインスリットの開口部に位置させるための
デフレクタとを具備することを特徴とする。

【０００８】

【作用および発明の効果】本発明においては、引き出し
電極によりＩＣＰイオン源から引き出されたイオンビー
ムは、レンズ系により、その断面形状が変形されて磁場
型質量分析系のメインスリットの開口形状に近似した形
状となされ、更にデフレクタにより、メインスリットの
開口の位置に位置するようになされるので、プラズマイ
オンを効率よく磁場型質量分析系に導入することができ
る。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。 図１は本発明に係る高周波誘導結合プラズマ質量分析装
置の一実施例の構成を示す図であり、図中、４０はイン
ターフェース、４１は引き出し電極、４２はレンズ、４
３はデフレクタ、４４はサンプリングコーン、４５はス
キマーコーン、４６、４７は真空ポンプ、４８は絶縁体
、４９、５０、５１、５２は電源、５３はトーチ、５４
はメインスリット、５５は冷却水路、Ｐはプラズマを示
す。

【００１０】図１において、インターフェース４０は、
サンプリングコーン４４、スキマーコーン４５、引き出
し電極４１、レンズ４２、デフレクタ４３を備えている
。そしてサンプリングコーン４４およびスキマーコーン
４５には電源４９から　５ｋＶ程度の正の高電圧が印加
され、引き出し電極４１には電源５０により接地電位に
なされている。従って、トーチ５３内で発生されたプラ
ズマＰは、スキマーコーン４５と引き出し電極４１との
間に形成される加速場により効率よく引き出される。加
速されたプラズマイオンビームの断面形状は図２Ａにお
いて６０で示すように略円形である。

【００１１】レンズ４２は、プラズマイオンビームの断
面形状を変形させるものであり、例えばＱポールレンズ
で構成される。いま、図２Ｂに示すように、電源５１か
ら電極４２１，４２２には−Ｖ１が印加され、電極４２
３，４２４にはＶ２（Ｖ２≒｜−Ｖ１｜）がそれぞれ印
加されるものとすると、プラズマイオンビームの断面形
状は６１で示すように、高さ方向に細長い偏平なものと
なる。即ち、Ｖ１、Ｖ２はプラズマイオンビームの断面
形状がメインスリット５４の開口の形状に略一致するよ
うに調整されている。

【００１２】デフレクタ４３はプラズマイオンビームの
位置を調整するために配置されているものであり、電源
５２により印加する電圧は、プラズマイオンビームがメ
インスリット５４の開口に位置するように調整される。

【００１３】以上の構成により、プラズマイオンビーム
の殆どをメインスリット５４から磁場型質量分析系（図
示せず）に導入することができる。なお、図１において
、４６はサンプリングコーン４４とスキマーコーン４５
の間の空間を所定の真空度、例えば数Ｔｏｒｒ程度まで
吸引するための真空ポンプであり、４７は引き出し電極
４１、レンズ４２およびデフレクタ４３が配置される空
間を所定の真空度、例えば１０−４Ｔｏｒｒ程度まで吸
引するための真空ポンプである。また、冷却水路５５に
は水道水等適当な冷却水が供給される。これにより７０
００℃程度のプラズマに直接接触するサンプリングコー
ン４４とスキマーコーン４５を冷却し、溶解するのを防
止している。

【００１４】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々の変形が可能である。例えば、上記実施例ではレンズ
４２によりイオンビームの断面形状を変形させてからデ
フレクタ４３で位置調整を行うようにしたが、この逆に
デフレクタでイオンビームの位置を調整した後にイオン
ビームの断面形状を変形させるようにしてもよいもので
ある。また、引出し電極４１をアインツェルレンズとす
れば、アインツェルレンズの外側電極を接地電位とする
ことによって、加速と収束の二つの作用を持たせること
が可能となる。更に、アインツェルレンズの電圧をスキ
マーコーン４５と同電位となるようにアインツェルレン
ズの寸法を決めれば、電源５０は電源４９を用いればよ
く、電源５０を削除した形で収束作用を持たすこともで
きる。

【００１５】更に、レンズ４２の例としてＱポールレン
ズをあげたが、イオンビームの断面形状を変形させるこ
とができるものであればどの様なものでも使用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明に係る高周波誘導結合プラズマ質量
分析装置の一実施例の構成を示す図である。

【図２】　　イオンビームの断面形状の変形を説明する
ための図である。

【図３】　　従来の高周波誘導結合プラズマ質量分析装
置の構成例を示す図である。

【図４】　　従来の高周波誘導結合プラズマ質量分析装
置における問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

４０…インターフェース、４１…引き出し電極、４２…
レンズ、４３…デフレクタ、４４…サンプリングコーン
、４５…スキマーコーン、４６、４７…真空ポンプ、４
８…絶縁体、４９、５０、５１、５２…電源、５３…ト
ーチ、５４…メインスリット、５５…冷却水路、Ｐ…プ
ラズマ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高周波誘導結合プラズマイオン源を用
   いて試料をイオン化し、生じたイオンをインターフェー
   スを介して磁場型質量分析系に導入するようにした高周
   波誘導結合プラズマ質量分析装置において、前記インタ
   ーフェースは引き出し電極と、前記引き出し電極により
   引き出されたイオンビームの断面形状を変形して前記磁
   場型質量分析系のメインスリットの開口形状に近似させ
   るレンズ系と、前記レンズ系で変形されたイオンビーム
   を前記磁場型質量分析系のメインスリットの開口部に位
   置させるためのデフレクタとを具備することを特徴とす
   る高周波誘導結合プラズマ質量分析装置。