JPH0463506B2 - - Google Patents
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- JPH0463506B2 JPH0463506B2 JP61282656A JP28265686A JPH0463506B2 JP H0463506 B2 JPH0463506 B2 JP H0463506B2 JP 61282656 A JP61282656 A JP 61282656A JP 28265686 A JP28265686 A JP 28265686A JP H0463506 B2 JPH0463506 B2 JP H0463506B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass spectrometer
- lens
- slit
- stage
- ions
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Links
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- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000004885 tandem mass spectrometry Methods 0.000 description 8
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- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 5
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 3
- 102100025490 Slit homolog 1 protein Human genes 0.000 description 2
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Landscapes
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、２台の質量分析計を直列に接続し、
前段の質量分析計で選択したイオンの解離イオン
を発生させて後段の質量分析計で分析するように
構成したタンデム型質量分析装置に関する。
前段の質量分析計で選択したイオンの解離イオン
を発生させて後段の質量分析計で分析するように
構成したタンデム型質量分析装置に関する。
一般に、質量分析においては、分析試料をイオ
ン源でイオン化してソーススリツトから導入し、
電場及び磁場により同一質量毎のイオンビームを
コレクタスリツト上に二重収束させて検出し分析
している。分析対象が混合物の場合には、コレク
タスリツトで検出されるイオンピークに複数種類
のイオンが混じつてしまうため、ピークの同定が
できないという問題が生じる。このような場合に
は、２台の質量分析計を直列接続したタンデム型
質量分析装置を用い、前段の質量分析計で或るピ
ークのイオンを選択し、さらにそれを後段の質量
分析計で解離してその内容の分析（MS／MS質
量分析；Multi−Stage Mass Spectrometry）が
行われる。
ン源でイオン化してソーススリツトから導入し、
電場及び磁場により同一質量毎のイオンビームを
コレクタスリツト上に二重収束させて検出し分析
している。分析対象が混合物の場合には、コレク
タスリツトで検出されるイオンピークに複数種類
のイオンが混じつてしまうため、ピークの同定が
できないという問題が生じる。このような場合に
は、２台の質量分析計を直列接続したタンデム型
質量分析装置を用い、前段の質量分析計で或るピ
ークのイオンを選択し、さらにそれを後段の質量
分析計で解離してその内容の分析（MS／MS質
量分析；Multi−Stage Mass Spectrometry）が
行われる。
第４図は２台の扇形磁場型二重収束質量分析計
を直列に接続したタンデム型質量分析装置の構成
例を示す図、第５図は従来の収束レンズの例を示
す図、第６図はユニポテンシヤルレンズのタイプ
を示す図である。
を直列に接続したタンデム型質量分析装置の構成
例を示す図、第５図は従来の収束レンズの例を示
す図、第６図はユニポテンシヤルレンズのタイプ
を示す図である。
タンデム型質量分析装置は、例えば第４図に示
すようにソーススリツト２１、電場２２、磁場２
３、コレクタスリツト２４からなる前段の質量分
析計MS1と、ソーススリツト２７、電場２８、
磁場２９、コレクタスリツト３０からなる後段の
質量分析計MS2とを分離して独立に設け、その
間に収束レンズ２５と衝突室２６を設ける。ここ
で、前段の質量分析計MS1により選択されたイ
オンビームはコレクタスリツト２４から出てくる
と広がるので、イオン透過率を上げるためにこれ
を後段のソーススリツト２７に再び収束させるの
が収束レンズ２５であり、前段の質量分析計
MS1により選択されたイオンビームをさらに解
離するのが衝突室２６である。衝突室２６は、例
えばガスを導入しその分子とイオンとを衝突させ
ることによつてさらにそのイオンを解離させて有
機物等の構造を解析したりする。このような構成
により前段の質量分析計MS1でイオン源からの
イオン（プリカーサイオン）を分析すると共に、
衝突室で発生した解離イオン（娘イオン）を後段
の質量分析計MS2で分析できるようにしている。
すようにソーススリツト２１、電場２２、磁場２
３、コレクタスリツト２４からなる前段の質量分
析計MS1と、ソーススリツト２７、電場２８、
磁場２９、コレクタスリツト３０からなる後段の
質量分析計MS2とを分離して独立に設け、その
間に収束レンズ２５と衝突室２６を設ける。ここ
で、前段の質量分析計MS1により選択されたイ
オンビームはコレクタスリツト２４から出てくる
と広がるので、イオン透過率を上げるためにこれ
を後段のソーススリツト２７に再び収束させるの
が収束レンズ２５であり、前段の質量分析計
MS1により選択されたイオンビームをさらに解
離するのが衝突室２６である。衝突室２６は、例
えばガスを導入しその分子とイオンとを衝突させ
ることによつてさらにそのイオンを解離させて有
機物等の構造を解析したりする。このような構成
により前段の質量分析計MS1でイオン源からの
イオン（プリカーサイオン）を分析すると共に、
衝突室で発生した解離イオン（娘イオン）を後段
の質量分析計MS2で分析できるようにしている。
収束レンズ２５としては、通常は第５図に示す
ように中央の電極３２に正の電圧を印加し、両側
をアース電極３１，３３としたユニポテンシヤル
レンズが用いられている。その形状としては第６
図ａに示すような軸対称型の電極のものや、第６
図ｂに示すような面対称型の電極のものが使用さ
れる。
ように中央の電極３２に正の電圧を印加し、両側
をアース電極３１，３３としたユニポテンシヤル
レンズが用いられている。その形状としては第６
図ａに示すような軸対称型の電極のものや、第６
図ｂに示すような面対称型の電極のものが使用さ
れる。
しかしながら、タンデム型質量分析装置に使用
されている従来のユニポテンシヤルレンズは、ビ
ームを一点に収束させたいにもかかわらず、収差
が大きいためにビームが広がつてしまうという欠
点がある。さらには、中央電極の電位をイオンの
加速電位近くまで高くする必要があり、そのため
ビームが曲げられやすくなる。しかも、これを打
ち消すためには左右に不均一な電圧を印加するこ
とが必要となるが、実際には電圧が高いためにそ
のような制御は難しくなる。つまり、軸合わせが
困難であるという問題がある。例えば機械加工の
精度不足などが原因となり、軸合わせが正確に行
えなくなると、イオン電圧を印加することによつ
てビームが偏向され、後第の質量分析計のソース
スリツトを通過しなくなることがある。なお、電
気的又は機械的にビームを偏向させたり、収束レ
ンズやスリツトの位置を移動させて、後段の質量
分析計のソーススリツトをビームが通過出来るよ
うにすることを以後軸合わせということにする。
されている従来のユニポテンシヤルレンズは、ビ
ームを一点に収束させたいにもかかわらず、収差
が大きいためにビームが広がつてしまうという欠
点がある。さらには、中央電極の電位をイオンの
加速電位近くまで高くする必要があり、そのため
ビームが曲げられやすくなる。しかも、これを打
ち消すためには左右に不均一な電圧を印加するこ
とが必要となるが、実際には電圧が高いためにそ
のような制御は難しくなる。つまり、軸合わせが
困難であるという問題がある。例えば機械加工の
精度不足などが原因となり、軸合わせが正確に行
えなくなると、イオン電圧を印加することによつ
てビームが偏向され、後第の質量分析計のソース
スリツトを通過しなくなることがある。なお、電
気的又は機械的にビームを偏向させたり、収束レ
ンズやスリツトの位置を移動させて、後段の質量
分析計のソーススリツトをビームが通過出来るよ
うにすることを以後軸合わせということにする。
本発明は、上記の問題点を解決するためのもの
であつて、ビームが偏向されることなく軸合わせ
が容易に行えるタンデム型質量分析装置を提供す
ることを目的とするものである。
であつて、ビームが偏向されることなく軸合わせ
が容易に行えるタンデム型質量分析装置を提供す
ることを目的とするものである。
そのために本発明は、２台の質量分析計を直列
に接続し、該接続部で前段の質量分析計で選択し
たイオンの解離イオンを発生させて後段の質量分
析計で分析するように構成したタンデム型質量分
析装置であつて、前段の質量分析計のコレクタス
リツトと後段の質量分析計のソーススリツトとの
間に軌道平面に収束作用を持つ静電四重極レンズ
を配置すると共に、前段の質量分析計のコレクタ
スリツトと後段の質量分析計のソーススリツトと
の間又はその近傍に軌道平面にに垂直な方向に収
束作用を持つレンズを配置したことを特徴とす
る。
に接続し、該接続部で前段の質量分析計で選択し
たイオンの解離イオンを発生させて後段の質量分
析計で分析するように構成したタンデム型質量分
析装置であつて、前段の質量分析計のコレクタス
リツトと後段の質量分析計のソーススリツトとの
間に軌道平面に収束作用を持つ静電四重極レンズ
を配置すると共に、前段の質量分析計のコレクタ
スリツトと後段の質量分析計のソーススリツトと
の間又はその近傍に軌道平面にに垂直な方向に収
束作用を持つレンズを配置したことを特徴とす
る。
本発明のタンデム型質量分析装置では、前段の
質量分析計のコレクタスリツトと後段の質量分析
計のソーススリツトとの間に軌道平面に収束作用
を持つ静電四重極レンズを配置したので、ビーム
の偏向が少なくなり、また、収差も小さく角度分
布が広いビームを収束させることができる。
質量分析計のコレクタスリツトと後段の質量分析
計のソーススリツトとの間に軌道平面に収束作用
を持つ静電四重極レンズを配置したので、ビーム
の偏向が少なくなり、また、収差も小さく角度分
布が広いビームを収束させることができる。
以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
第１図は本発明に係るタンデム型質量分析装置
の１実施例を説明するための図、第２図は収束レ
ンズ中のイオンビームの軌道を説明するための
図、第３図は本発明に係るタンデム型質量分析装
置の他の実施例を説明するための図である。図
中、１と１２はコレクタスリツト、２，３，６と
１３はＱレンズ、４と１４はソーススリツト、５
Ａ，５Ｂ，６Ａと６Ｂは電極、１１と１５はユニ
ポテンシヤルレンズを示す。
の１実施例を説明するための図、第２図は収束レ
ンズ中のイオンビームの軌道を説明するための
図、第３図は本発明に係るタンデム型質量分析装
置の他の実施例を説明するための図である。図
中、１と１２はコレクタスリツト、２，３，６と
１３はＱレンズ、４と１４はソーススリツト、５
Ａ，５Ｂ，６Ａと６Ｂは電極、１１と１５はユニ
ポテンシヤルレンズを示す。
第１図ａにおいて、コレクタスリツト１は、前
段の質量分析計MS1に接続され、ソーススリツ
ト４は、後段の質量分析計MS2に接続されるも
のである。Ｑレンズ２は、ｘ方向（軌道平面に平
行な方向）に凹レンズ、ｙ方向（軌道平面に垂直
な方向）に凸レンズとして動作させる静電四重極
レンズ（Quadrupole lens）であり、Ｑレンズ３
は、ｘ方向に凸レンズ、ｙ方向に凹レンズとして
動作させる静電四重極レンズであるが、この逆の
動作もさせてもよい。第１図ｂは、Ｑレンズ２，
３の断面を示す図で、４つの円筒状電極５Ａ，５
Ｂ，６Ａ，６Ｂからなり、対角線上の電極５Ａと
５Ｂ、６Ａと６Ｂが対になつてそれぞれ負の電位
と正の電位が印加される。従つて、図示点線及び
４電極の丁度中央０が零電位となる。なお、各電
極の形状は、点０に対向する面が双曲線になる
と、双曲線のポテンシヤルができる。そのため、
ポテンシヤルは軸軸からの距離の二乗に比例した
値となり、電場は距離に比例することになる。そ
うすると、イオンは、電場に比例して曲げられる
ので、偏向される量が軸からの距離に比例するこ
とになり、レンズとしては理想的な特性が得ら
れ、収差が少なくなる。
段の質量分析計MS1に接続され、ソーススリツ
ト４は、後段の質量分析計MS2に接続されるも
のである。Ｑレンズ２は、ｘ方向（軌道平面に平
行な方向）に凹レンズ、ｙ方向（軌道平面に垂直
な方向）に凸レンズとして動作させる静電四重極
レンズ（Quadrupole lens）であり、Ｑレンズ３
は、ｘ方向に凸レンズ、ｙ方向に凹レンズとして
動作させる静電四重極レンズであるが、この逆の
動作もさせてもよい。第１図ｂは、Ｑレンズ２，
３の断面を示す図で、４つの円筒状電極５Ａ，５
Ｂ，６Ａ，６Ｂからなり、対角線上の電極５Ａと
５Ｂ、６Ａと６Ｂが対になつてそれぞれ負の電位
と正の電位が印加される。従つて、図示点線及び
４電極の丁度中央０が零電位となる。なお、各電
極の形状は、点０に対向する面が双曲線になる
と、双曲線のポテンシヤルができる。そのため、
ポテンシヤルは軸軸からの距離の二乗に比例した
値となり、電場は距離に比例することになる。そ
うすると、イオンは、電場に比例して曲げられる
ので、偏向される量が軸からの距離に比例するこ
とになり、レンズとしては理想的な特性が得ら
れ、収差が少なくなる。
第１図に示すＱレンズ２，３の動作を模式的に
示したのが第２図である。この第２図に示すよう
にＱレンズ２，３は、一方向に対して凸レンズの
作用をさせると、他方向に対しては凹レンズの作
用する。そのため、ｘ方向については完全な方向
収束を行わせるが、、ｙ方向については接続する
前段及び後段の質量分析計MS1及びMS2の特性
に応じて適当なレンズ作用を持たせるようにする
ことが必要となる。つまり、ここで２個のＱレン
ズ２，３を使用する理由は、ｘ方向に収束作用を
持つＱレンズがｙ方向に対して発散作用を持つの
で、他方のＱレンズでこの発散作用を打ち消すた
めである。従つて、上記の第１図に示すＱレンズ
の中でｙ方向に凸レンズの作用を持つレンズにつ
いては、従来より使用しているユニポテンシヤル
レンズに置き換えてもよい。なぜならｙ方向の収
束性はｘ方向のように高い精度を必要としないか
らである。
示したのが第２図である。この第２図に示すよう
にＱレンズ２，３は、一方向に対して凸レンズの
作用をさせると、他方向に対しては凹レンズの作
用する。そのため、ｘ方向については完全な方向
収束を行わせるが、、ｙ方向については接続する
前段及び後段の質量分析計MS1及びMS2の特性
に応じて適当なレンズ作用を持たせるようにする
ことが必要となる。つまり、ここで２個のＱレン
ズ２，３を使用する理由は、ｘ方向に収束作用を
持つＱレンズがｙ方向に対して発散作用を持つの
で、他方のＱレンズでこの発散作用を打ち消すた
めである。従つて、上記の第１図に示すＱレンズ
の中でｙ方向に凸レンズの作用を持つレンズにつ
いては、従来より使用しているユニポテンシヤル
レンズに置き換えてもよい。なぜならｙ方向の収
束性はｘ方向のように高い精度を必要としないか
らである。
次に本発明の変形例を説明する。ｙ方向に凸レ
ンズ作用を持つレンズは、第３図に示すように必
ずしもコレクタスリツト１２とソーススリツト１
４との間に設ける必要はなく、第３図ａに示すよ
うにコレクタスリツト１２の前方に設けてもよい
し、第３図ｂに示すようにソーススリツト１４の
後方に設けてもよい。ただしｘ方向に凸レンズ作
用を持つＱレンズ１３は、必ずコレクタスリツト
１２とソーススリツト１４との間に設ける必要が
ある。この場合のユニポテンシヤルレンズは、第
６図に示したようにｘ方向とｙ方向に凸レンズの
作用を持つ軸対称型のものと、ｙ方向だけに収束
作用を持つ面対称型のものがあるが、後者の方が
望ましい。
ンズ作用を持つレンズは、第３図に示すように必
ずしもコレクタスリツト１２とソーススリツト１
４との間に設ける必要はなく、第３図ａに示すよ
うにコレクタスリツト１２の前方に設けてもよい
し、第３図ｂに示すようにソーススリツト１４の
後方に設けてもよい。ただしｘ方向に凸レンズ作
用を持つＱレンズ１３は、必ずコレクタスリツト
１２とソーススリツト１４との間に設ける必要が
ある。この場合のユニポテンシヤルレンズは、第
６図に示したようにｘ方向とｙ方向に凸レンズの
作用を持つ軸対称型のものと、ｙ方向だけに収束
作用を持つ面対称型のものがあるが、後者の方が
望ましい。
上記のようにタンデム型質量分析装置における
コレクタスリツトとソーススリツトとの間に設け
る収束レンズにＱレンズを用いると、従来用いて
いるユニポテンシヤルレンズに比較して次のよう
な利点がある。
コレクタスリツトとソーススリツトとの間に設け
る収束レンズにＱレンズを用いると、従来用いて
いるユニポテンシヤルレンズに比較して次のよう
な利点がある。
(イ) Ｑレンズの軸上はゼロ電位であり、電極に加
える電圧も通常ユニポテンシヤルレンズに比べ
て小さくできる。そのためビームが偏向される
ことが少なく軸合わせが容易である。
える電圧も通常ユニポテンシヤルレンズに比べ
て小さくできる。そのためビームが偏向される
ことが少なく軸合わせが容易である。
(ロ) 収差が小さく角度分布が広いビームでも収束
させることができる。
させることができる。
(ハ) ユニポテンシヤルレンズは、凸レンズのみで
あるが、Ｑレンズは、凹レンズ作用も持たせら
れるので、設計の自由度を増し、最適設計が容
易となる。
あるが、Ｑレンズは、凹レンズ作用も持たせら
れるので、設計の自由度を増し、最適設計が容
易となる。
なお、本発明は、上記の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
記の実施例では、タンデム型質量分析装置を構成
する前段及び後段の質量分析計MS1、MS2に二
重収束型を使用したが、必ずしも二重収束型であ
る必要はなく、前段の質量分析計MS1に単収束
を使用してもよく、また、後段の質量分析計
MS2に磁場又は電場だけのものを使用してもよ
い。勿論、二重収束型でも電場をＥ、磁場をＢと
すると、EBEB型、BEBE型等いろいろな組み合
わせがあるが、本発明はいかなる組み合わせのも
のに適用できる。さらに、衝突室は、レーザを使
つてイオンを解離する等、他の手段を用いてもよ
いし、この手段と収束レンズの配置関係は逆であ
つてもよい。
のではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記の実施例では、タンデム型質量分析装置を構成
する前段及び後段の質量分析計MS1、MS2に二
重収束型を使用したが、必ずしも二重収束型であ
る必要はなく、前段の質量分析計MS1に単収束
を使用してもよく、また、後段の質量分析計
MS2に磁場又は電場だけのものを使用してもよ
い。勿論、二重収束型でも電場をＥ、磁場をＢと
すると、EBEB型、BEBE型等いろいろな組み合
わせがあるが、本発明はいかなる組み合わせのも
のに適用できる。さらに、衝突室は、レーザを使
つてイオンを解離する等、他の手段を用いてもよ
いし、この手段と収束レンズの配置関係は逆であ
つてもよい。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、前段と後段の質量分析計MS1，MS2の間の
収束レンズにＱレンズ（静電四重極レンズ；
Quadrupole lens）を用いたので、イオンビーム
が偏向されることが少なくなり、軸合せが容易に
なる。また、収差が小さく広角ビームでも効率良
く収束させることができる。
ば、前段と後段の質量分析計MS1，MS2の間の
収束レンズにＱレンズ（静電四重極レンズ；
Quadrupole lens）を用いたので、イオンビーム
が偏向されることが少なくなり、軸合せが容易に
なる。また、収差が小さく広角ビームでも効率良
く収束させることができる。
第１図は本発明に係るタンデム型質量分析装置
の１実施例を説明するための図、第２図は収束レ
ンズ中のイオンビームの軌道を説明するための
図、第３図は本発明に係るタンデム型質量分析装
置の他の実施例を説明するための図、第４図は２
台の扇形磁場型二重収束質量分析計を直列に接続
したタンデム型質量分析装置の構成例を示す図、
第５図は従来の収束レンズの例を示す図、第６図
はユニポテンシヤルレンズのタイプを示す図であ
る。 １と１２…コレクタスリツト、２，３，６と１
３…Ｑレンズ、４と１４…ソーススリツト、５
Ａ，５Ｂ，６Ａと６Ｂ…電極、１１と１５…ユニ
ポテンシヤルレンズ。
の１実施例を説明するための図、第２図は収束レ
ンズ中のイオンビームの軌道を説明するための
図、第３図は本発明に係るタンデム型質量分析装
置の他の実施例を説明するための図、第４図は２
台の扇形磁場型二重収束質量分析計を直列に接続
したタンデム型質量分析装置の構成例を示す図、
第５図は従来の収束レンズの例を示す図、第６図
はユニポテンシヤルレンズのタイプを示す図であ
る。 １と１２…コレクタスリツト、２，３，６と１
３…Ｑレンズ、４と１４…ソーススリツト、５
Ａ，５Ｂ，６Ａと６Ｂ…電極、１１と１５…ユニ
ポテンシヤルレンズ。
Claims (1)
- １ ２台の質量分析計を直列に接続し、該接続部
で前段の質量分析計で選択したイオンの解離イオ
ンを発生させて後段の質量分析計で分析するよう
に構成したタンデム型質量分析装置であつて、前
段の質量分析計のコレクタスリツトと後段の質量
分析計のソーススリツトとの間に軌道平面に収束
作用を持つ静電四重極レンズを配置すると共に、
前段の質量分析計のコレクタスリツトと後段の質
量分析計のソーススリツトとの間又はその近傍に
軌道平面に垂直な方向に収束作用を持つレンズを
配置したことを特徴とするタンデム型質量分析装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61282656A JPS63136451A (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | タンデム型質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61282656A JPS63136451A (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | タンデム型質量分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63136451A JPS63136451A (ja) | 1988-06-08 |
| JPH0463506B2 true JPH0463506B2 (ja) | 1992-10-12 |
Family
ID=17655350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61282656A Granted JPS63136451A (ja) | 1986-11-27 | 1986-11-27 | タンデム型質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63136451A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61248349A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-05 | Hitachi Ltd | 質量分析計 |
-
1986
- 1986-11-27 JP JP61282656A patent/JPS63136451A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61248349A (ja) * | 1985-04-26 | 1986-11-05 | Hitachi Ltd | 質量分析計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63136451A (ja) | 1988-06-08 |
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