JPH04286848A

JPH04286848A - 質量分析装置

Info

Publication number: JPH04286848A
Application number: JP3051094A
Authority: JP
Inventors: Kumiko Miura; 三浦　久美子; Minoru Uchida; 稔内田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1991-03-15
Publication date: 1992-10-12

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、二重収束質量分析装置
にかかわり、特に四重極レンズと磁場を設けた二重収束
質量分析装置において、磁場より発生する磁束密度の強
度に関係なく、常に一定の質量分解能が得られることに
好適な、二重収束質量分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２はデータ処理装置と四重極レンズ及
び磁場を含む、二重収束質量分析装置の関係を示す簡略
ブロック図である。また、図３は、二重収束質量分析装
置に使用される磁場（電磁石）の簡易断面図である。

【０００３】図２において、１はイオン源、２は加速電
源、３は磁場、４は磁場電源、５は電場、６は電場電源
、７は四重極レンズ、８は四重極用電源、９はデータ処
理装置である。また、図３において、１はコイル、２は
ヨーク、３はポールピース、４は分析管である。図２及
び図３において、従来の二重収束質量分析装置の四重極
レンズに印加される電圧と、磁場より発生する磁束密度
の関係を説明する。

【０００４】通常一様な磁界中を、磁界に垂直な平面内
で運動する荷電粒子が円運動をすることは良く知られて
いる。今、電場、磁場を有するセクター型二重収束質量
分析装置の質量数と磁場には、一般的に下記の関係があ
る。

【０００５】

【数１】

【０００６】ここで、　　　　　Ｂ＝磁束密度　　　　　　　　（ｇ
ａｕｓｓ）ｒ＝磁場半径　　　　　　　　（ｃｍ）Ｍ＝
イオンの分子量　　（ｕ）Ｕ＝運動エネルギー　　（ｅＶ）数１より明らかに、Ｂ，Ｕ，ｒのいずれか２つを固定し
、一つを変化させれば、任意のＭをもつイオンの質量数
を計測することができる。通常、二重収束質量分析装置
ではＢまたはＵを掃引することで質量分析を行っている
。次に運動エネルギーと速度の関係は数２の様に表され
る。

【０００７】

【数２】

【０００８】ここで、　　　　　　Ｕ＝運動エネルギー（ｅＶ）Ｍ＝
イオン分子量ｖ＝速度ここで、数２式より

【０００９】

【数３】

【００１０】として磁場半径が一定であり、さらに磁束
密度Ｂを一定とすると、比例定数Ｋを用いて、数３は、
以下のようになる。

【００１１】

【数４】

【００１２】今、図２において、イオン源１よりより出
射されたイオンは加速電源２により加速され、四重極レ
ンズ７を通過し、磁場３に到達する。ここで、四重極レ
ンズ７はデータ処理装置９によって制御される四重極用
電源８からの電圧が印加されており、磁場３も同様にデ
ータ処理装置９によって制御される磁場電源４により電
力を供給されている。また、磁場３は図３に示すような
構造となっており、図３において、磁束はヨーク２に巻
かれたコイル１に流れる電流によりポールピース４より
発生する。

【００１３】磁場に到達したイオンは実際には図３の分
析管４の中を通過することになる。一方、磁束密度Ｂと
イオン分子量Ｍの関係は、前述の数１のようになり、高
質量のイオン分子量を測定するには、強い磁束密度が必
要となるため図３のポールピース３の間隙は狭くなって
いる。従って、分析管４も非常に狭くなっており、この
中をイオンが効率良く通過するために図２の四重極レン
ズを用いてイオンビームを細く絞っている。しかしなが
ら、従来の技術では四重極レンズ７に印加される電圧と
磁束密度Ｂとは、なんら関係がなかった。この種の装置
として関係するものには、例えば、マススペクトロメト
リー（松田　　久編）等に挙げられた、高質量域，高分
解能，高感度質量分析計等がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術で述べた
動作状態から、従来技術には、以下の問題点がある。

【００１５】磁場半径ｒを一定とし、さらに磁束密度Ｂ
を一定として質量分析を行うと、数４より明らかの様に
、加速電圧はＭを測定時６ｋＶとすれば、６Ｍを測定時
１ｋＶとなり、前述の数２より、それぞれの測定した質
量数の感度を比較すると、６Ｍの質量数の感度はＭの質
量数の感度と比較し、著しく低下する。そこで、Ｍと６
Ｍの感度を等しく測定するために、数１より明らかの様
に、磁束密度Ｂを変化させて測定を行う。ここで、磁束
密度Ｂ，磁場半径ｒ，イオン分子量Ｍ，運動エネルギー
Ｕの関係は、前述の数１に示されたようになるが、磁場
半径ｒは理論的には一定であるが、実際には図３のポー
ルピース２の端面からの漏洩磁束などの影響により、磁
束密度Ｂはイオンにたいして均一ではない。また、上記
漏洩磁束は、図２の磁場３より発生する磁束密度Ｂの強
度により変化する。従って、磁場半径ｒ（実効磁場半径
）は、測定する質量数により常に変化することになる。この実効磁場半径の変化は、微小ではあるが、測定する
質量数の感度や、分解能に大きく影響し、質量数Ｍを測
定時、分解能を５０００とした場合、質量数６Ｍを測定
時、分解能は、約１０００程度に低下し、感度も約１／
３に低下していた。このため、図２における磁場３の手
前にある四重極レンズ７により、測定質量数ごとに、感
度，分解能の調整を行わなければならない問題点があっ
た。

【００１６】本発明の目的は、前述の磁束密度Ｂを変化
させて測定する手法において、四重極レンズに電圧を印
加する電源と、磁束を発生させるための磁場電源との間
に関数発生器を設け、四重極レンズに印加される電圧と
、前記磁場より発生する磁束密度Ｂとの間に関数関係を
もたせることにより、低質量数から高質量数の質量数測
定において、常に一定の感度及び分解能を提供すること
にある。

【００１７】また、請求項２における目的は、前記関数
発生器に、四重極レンズに印加される電圧と、磁場より
発生する磁束密度Ｂとの間に、関数関係をもたせること
と、関数関係をもたせないことの２通りの切り替え手段
を設けることで、理論的な磁場半径ｒにおけるイオンの
軌道調整を容易にすることを提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前述の問題を解決するた
めの手段は、四重極レンズに印加するための電源と、磁
束を発生させるための磁場電源との間に、四重極レンズ
に印加される電圧と、磁場より発生する磁束密度との間
に関数関係をもたせることと、関数関係をもたせないこ
との２通りの切り替え手段を設けた関数発生手段を設け
ることにより、達成される。

【００１９】

【作用】図２において、前述の技術的手段を用いると、
データ処理装置９によって制御されるところの磁場電源
４と、その負荷である磁場３によって発生する磁束密度
Ｂの強度により、四重極レンズ７に印加される電圧が変
化することになる。従って、前述の発明が解決しようと
する課題で説明したことから明らかの様に、前述の技術
的手段を用いると、磁束密度Ｂを変化させて質量数を測
定する方法において、図２の磁場３より生ずる漏洩磁束
のイオンに対する影響を最小限にすることができる。従
って低質量数から高質量数の質量数測定において常に一
定の感度及び分解能を得ることができる。

【００２０】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１により説明する
。同図において、１はイオン源、２は加速電源、３は磁
場、４は磁場電源、５は電場、６は電場電源、７は四重
極レンズ、８は四重極電源、９はデータ処理装置、１０
は関数発生手段である。

【００２１】ここで、関数発生手段１０は、四重極レン
ズ７に印加される電圧と、磁場５より発生する磁束密度
との間に関数関係をもたせることと、関数関係をもたせ
ないことの二通りの切り替え手段を備えており、前記切
り替え手段はデータ処理装置９により切り替え可能であ
る。また、関数発生手段１０の関数値もデータ処理装置
９により設定可能である。

【００２２】今、関数発生手段１０の切り替え手段は、
磁場５より発生する磁束密度と四重極レンズ７に印加さ
れる電圧との間に関数関係をもたせない状態になってい
る。この状態で、イオン源１内にあるレンズ電圧により
、イオンの軌道調整を行う。次に関数発生手段１０の切
り替え手段を磁場５より発生する磁束密度と、四重極レ
ンズ７に印加される電圧との間に関数関係をもたせた状
態とする。この状態で、磁場３により質量数を１０から
５００おきに６０００まで掃引する。この時各質量数〔
全部で１３ポイント〕の感度及び、分解能が最大となる
ように、四重極電源８の電圧を調整し、それぞれの質量
数〔全部で１３ポイント〕の時の四重極レンズ７の電圧
を関数発生手段１０に記憶し、磁場３より発生する磁束
密度の強度に関する四重極レンズ７の電圧の関数値を作
成する。以上の操作により、四重極レンズ７に印加され
る電圧は、磁場３より発生する磁束密度の変化と共にあ
る関数値に従って変化する。本実施例では、質量数２９
を測定時、分解能を５０００に調整した後、質量数４８
７０を測定した。この時の分解能は、５０００を得るこ
とができた。また同様に質量数７８で分解能を６０００
に調整した後、質量数５８７５を測定したとき分解能は
、約６０００を得ることができた。

【００２３】このように本実施例によれば、測定質量数
の全域にわたり、常に一定の分解能で質量数を測定する
ことが、容易に行える。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したことから明らかな様に、本
発明によれば、磁場より発生する磁束密度の変化に伴い
、四重極レンズに印加する電圧が関数的に変化するため
、測定質量数の全域にわたり常に一定の分解能で感度良
く質量分析を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す簡略ブロック図である
。

【図２】データ処理装置と四重極レンズ及び磁場を含む
二重収束質量分析装置の関係を示す簡略ブロック図であ
る。

【図３】二重収束質量分析装置に使用される磁場の簡易
断面図である。

【符号の説明】

１…イオン源、２…加速電源、３…磁場、４…磁場電源
、５…電場、６…電場電源、７…四重極レンズ、８…四
重極電源、９…データ処理装置、１０…関数発生手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】四重極レンズと該四重極レンズに電圧を印
加するための電源と、磁場と該磁場に磁束を発生させる
ための磁場電源を含む質量分析装置において、前記四重
極レンズに電圧を印加するための電源と、前記磁束を発
生させるための磁場電源との間に関数発生器を設け、四
重極レンズに印加される電圧と前記磁場より発生する磁
束密度との間に関数関係をもたせたことを特徴とする質
量分析装置。
【請求項２】請求項１記載の関数発生器において、前記
四重極レンズに印加される電圧と、前記磁場より発生す
る磁束密度との間に関数関係をもたせることと、関数関
係をもたせないことの２通りの切り替え手段を設けたこ
とを特徴とする関数発生器。