JPH05275054A - Tandem type mass spectrograph - Google Patents

Tandem type mass spectrograph

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Publication number
JPH05275054A
JPH05275054A JP4068059A JP6805992A JPH05275054A JP H05275054 A JPH05275054 A JP H05275054A JP 4068059 A JP4068059 A JP 4068059A JP 6805992 A JP6805992 A JP 6805992A JP H05275054 A JPH05275054 A JP H05275054A
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JP
Japan
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mass spectrometer
lens
ion
slit
stage
Prior art date
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JP4068059A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshimichi Taya
俊陸 田谷
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05275054A publication Critical patent/JPH05275054A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To achieve high resolution and high mass spectrometric characteristic at low cost by improving an interface system lens of a tandem type mass spectrograph. CONSTITUTION:A mass spectrograph of fore stage (an ion source slit 2, electrostatic quadrupole lenses 3a, 3b, 3c, a sector magnetic field 4, a sector electric field 5, a collector slit 6) and a mass spectrograph of rear stage (an ion source slit 8, electrostatic quadrupole lenses 3a', 3b', 3c', a sector magnetic field 4', a sector electric field 5', a collector slit 6') are connected in series between an ion source 1 and a detector 9, and a pair of half plate lenses 7a, 7b is provided on the connection part. The lenses 7a, 7b have the converging characteristic in the horizontal direction of a trajectory plane and the deflectional function for adjusting axial deviation, and has no lens operation in the direction perpendicular to the trajectory plane.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、医学,薬学,有機化学
等の分野において、高分子の有機構造解析に用いられる
質量分析装置に係り、特に高分解能高質量の特性を有す
るタンデム形質量分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass spectrometer used for analyzing an organic structure of a polymer in the fields of medicine, pharmacy, organic chemistry, etc., and particularly to a tandem mass spectrometer having high resolution and high mass characteristics. Regarding the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、2重収束形質量分析装置を直
列に接続したタンデム形質量分析装置が知られている。
この種の質量分析装置は、前段の質量分析装置で特定の
親イオンを選択した後、ガス衝突で解離させ発生した娘
イオンを後段の質量分析装置で分析するもので、高分解
能,高質量特性を有するものとして評価されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a tandem mass spectrometer is known in which a double-convergent mass spectrometer is connected in series.
This type of mass spectrometer uses a parent mass spectrometer to select a specific parent ion, and then analyzes the daughter ions generated by gas collisions in the latter mass spectrometer. Is evaluated as having.

【0003】代表的な従来技術として、図5に特開昭6
3−136451号公報に開示されたタンデム形質量分
析装置を示す。図中、1はイオン源で、前段の質量分析
装置は、イオン源スリット2、扇形電場5、扇形磁場
4、コレクタースリット6を備え、後段の質量分析装置
は、イオン源スリット8、扇形磁場5´、扇形磁場4
´、コレクタースリット6´を備える。9はイオン検知
器、13は前段の質量分析装置で選択された親イオンを
解離して娘イオンを発生させる衝突室である。
As a typical conventional technique, FIG.
3 shows a tandem mass spectrometer disclosed in JP-A-3-136451. In the figure, 1 is an ion source, the mass spectrometer of the former stage is provided with an ion source slit 2, a sector electric field 5, a sector magnetic field 4, and a collector slit 6, and the mass spectrometer of the latter stage is an ion source slit 8 and a sector magnetic field 5. ’、 Fan magnetic field 4
′, And a collector slit 6 ′. Reference numeral 9 is an ion detector, and 13 is a collision chamber that dissociates parent ions selected by the mass spectrometer of the preceding stage to generate daughter ions.

【0004】これに記載された発明は、前段のコレクタ
ースリット6と後段のイオン源スリット8の間に軌道平
面の水平方向(x方向)に収束作用を持つ静電4重極レ
ンズ3を配置している。さらに軌道平面に垂直な方向
(y方向)に収束作用を持つレンズを配置する構成を請
求している。
In the invention described in this, an electrostatic quadrupole lens 3 having a converging action in the horizontal direction (x direction) of the orbit plane is arranged between the collector slit 6 in the front stage and the ion source slit 8 in the rear stage. ing. Further, a configuration in which a lens having a converging action is arranged in a direction (y direction) perpendicular to the orbit plane is claimed.

【0005】一方、最近の質量分析計のイオン光学系の
進歩はめざましく、特開昭59−215650号公報に
開示される質量分析装置のように、イオン源と一様磁場
の間に2個の静電4重極レンズを配置して狭い磁極間で
ビームを絞り、磁場と電場の間にさらに静電4重極レン
ズを配置して軌道平面に垂直な方向に収束させ、軌道平
面の水平方向の像縮小率が非常に高いイオン光学系が考
案されている。この装置はイオン源スリット幅が大きく
開いても像縮小率が高いので分解能がよく、軌道平面に
垂直方向(y方向)の収束作用によりy方向にはビーム
発散を抑えててほゞ平行ビームとしているので、その分
析感度が優れている。
On the other hand, the recent progress of the ion optical system of the mass spectrometer is remarkable, and as in the mass spectrometer disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 59-215650, two ion optics are provided between the ion source and the uniform magnetic field. An electrostatic quadrupole lens is arranged to narrow the beam between the narrow magnetic poles, and an electrostatic quadrupole lens is further arranged between the magnetic field and the electric field to make it converge in the direction perpendicular to the orbit plane. An ion optical system with a very high image reduction rate has been devised. This device has a high resolution because the image reduction rate is high even if the slit width of the ion source is wide, and the beam divergence is suppressed in the y direction by the converging action in the direction perpendicular to the orbital plane (y direction), resulting in a nearly parallel beam. Therefore, its analytical sensitivity is excellent.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、後者のような
質量分析装置(特開昭59−215650号)をタンデ
ム形質量分析装置に応用するために、2台直列に接続し
て、これに図5に示すような静電4重極レンズ3を、前
段コレクタースリット6・後段イオン源スリット8間に
インターフェースのレンズとして設置すると次のような
問題が生じた。
However, in order to apply the latter type of mass spectrometer (Japanese Patent Laid-Open No. 59-215650) to a tandem mass spectrometer, two units are connected in series and the When the electrostatic quadrupole lens 3 shown in FIG. 5 is installed as an interface lens between the front collector slit 6 and the rear ion source slit 8, the following problems occur.

【0007】すなわち、 前段の質量分析装置は像縮小率が高いので、イオンビ
ームはコレクタースリット6を通過した後、x(横)方
向に急速に発散する。これを後段の質量分析装置に有効
に通すためには、静電4重極レンズ3でx方向に再収束
作用を与えて、後段のイオン源スリット8上に大きく拡
大像を作ってやる必要がある。すると静電4重極レンズ
3の常として、y(縦)方向では強い発散作用がある。
図6はこの時のイオンビームの状態を示し、同図の
(a)がx方向のビーム状態(拡大像を与えるための収
束)を示し、同図(b)がy方向のビーム状態を示す。
同図(b)に示すように、前段の質量分析装置のビーム
はy方向にほゞ平行に飛行しているので、静電4重極レ
ンズ3でx方向に収束を与えると〔図6(a)〕、ビー
ムが大きくy方向に発散してしまい、後段の質量分析装
置への透過率が著しく低下する。
That is, since the mass spectroscope in the previous stage has a high image reduction rate, the ion beam rapidly diverges in the x (lateral) direction after passing through the collector slit 6. In order to effectively pass this through the mass spectrometer of the latter stage, it is necessary to give a refocusing action in the x direction by the electrostatic quadrupole lens 3 to form a large magnified image on the ion source slit 8 of the latter stage. is there. Then, the electrostatic quadrupole lens 3 always has a strong diverging action in the y (longitudinal) direction.
FIG. 6 shows the state of the ion beam at this time, (a) of the figure shows the beam state in the x direction (convergence for giving an enlarged image), and (b) of the figure shows the beam state in the y direction. ..
As shown in FIG. 6B, the beam of the mass spectrometer of the previous stage flies almost parallel to the y direction, so if the electrostatic quadrupole lens 3 converges in the x direction [FIG. a)], the beam largely diverges in the y direction, and the transmittance to the mass spectrometer at the subsequent stage is significantly reduced.

【0008】なお、10は親イオンビーム、11はスリ
ット通過イオン、12は娘イオンビームである。
Reference numeral 10 is a parent ion beam, 11 is a slit passing ion, and 12 is a daughter ion beam.

【0009】静電4重極レンズは軸対称に沿ったビー
ムに対して収束発散作用があるが、ビームを左右に偏向
する作用を持たないので、前段の質量分析装置の電場偏
向で、イオンビームが中心軸からずれるそのビームを後
段のイオン源スリットに導くことが難しくなる。
The electrostatic quadrupole lens has a converging / diverging action for the beam along the axial symmetry, but since it does not have a action for deflecting the beam to the left and right, the ion beam is deflected by the electric field deflection of the mass spectrometer in the preceding stage. It becomes difficult to guide the beam, which is deviated from the central axis, to the ion source slit in the subsequent stage.

【0010】また、静電4重極レンズは構造が複雑で
特に多段にするとコストが高くなる。
Further, the electrostatic quadrupole lens has a complicated structure, and the cost increases if the number of stages is increased.

【0011】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その目
的は、低コストにして高分解能,高質量分析特性を更に
高めるタンデム形質量分析装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a tandem mass spectrometer which is low in cost and further improves high resolution and high mass spectrometry characteristics.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、基本的には次のような課題解決手段を提案
する。
In order to achieve the above object, the present invention basically proposes the following means for solving the problems.

【0013】すなわち、タンデム形質量分析装置におい
て、前段の質量分析装置のコレクタースリットと後段の
質量分析装置のイオン源スリットの間に、インターフェ
ースのレンズとして、軌道平面の水平方向に収束特性と
軸ずれ調整の偏向機能を有し且つ軌道平面に垂直な方向
にはレンズ作用を持たないレンズを設けた。
That is, in the tandem mass spectrometer, between the collector slit of the mass spectrometer of the previous stage and the ion source slit of the mass spectrometer of the latter stage, as a lens of the interface, a focusing characteristic and an axis deviation are provided in the horizontal direction of the orbit plane. A lens having a function of adjusting deflection and having no lens action in the direction perpendicular to the orbital plane is provided.

【0014】[0014]

【作用】上記構成よりなれば、特に、特開昭59−21
5650号で開示されたイオン光学系のように、コレク
タースリットで像縮小率が小さくy方向にはほゞ平行ビ
ームを通過させるタイプの質量分析装置を直列接続する
場合に次のような作用がなされる。
With the above-mentioned constitution, especially Japanese Patent Laid-Open No. 59-21.
When an ion optical system disclosed in Japanese Patent No. 5650 is connected in series with a mass spectrometer of a type that has a small image reduction rate at a collector slit and allows a substantially parallel beam to pass in the y direction, the following action is performed. It

【0015】前段の質量分析装置(以下、単に前段と略
する)のイオン光学系で高い像縮小率で収束されたイオ
ンビーム(親イオンビーム)は、前段のコレクタースリ
ットを通過後、軌道平面内でx方向に大きく発散しよう
とするが、上記特性を与えたインターフェースのレンズ
でx方向にゆるやかに再収束作用を受け、後段質量分析
装置(以下、単に後段と略する)のイオン源スリットに
拡大像として収束させることができる(この収束は、親
イオンビームがガス衝突室にて解離されて生じる娘イオ
ンのビームとして収束される)。この場合、前段と後段
の間でのx方向におけるビーム発散を防止することは勿
論、ビームを後段のイオンスリット源で拡大像として結
ぶことができるので、後段イオン源スリット通過後のビ
ームの拡がり角を小さくして、後段での発散も抑制され
る。
The ion beam (parent ion beam) converged at a high image reduction rate by the ion optical system of the mass spectrometer of the preceding stage (hereinafter simply referred to as "the preceding stage") passes through the collector slit of the preceding stage and is within the orbit plane. However, the lens of the interface given the above characteristics gently refocuses in the x direction and expands to the ion source slit of the latter mass spectrometer (hereinafter simply referred to as the latter). It can be focused as an image (this focusing is focused as a beam of daughter ions generated by the parent ion beam being dissociated in the gas collision chamber). In this case, not only the beam divergence in the x direction between the former stage and the latter stage can be prevented but also the beam can be formed as an enlarged image by the latter ion slit source, so that the divergence angle of the beam after passing through the latter ion source slit is increased. Is reduced to suppress divergence in the latter stage.

【0016】また、前段のイオン光学系ではイオンビー
ムが前段コレクタースリットでほゞ平行に通過するが、
本発明に用いるインターフェースのレンズは、y方向に
はレンズ作用をもたないので、y方向にはそのままの状
態(ほゞ平行な状態)で後段のイオン光学系にビームが
送られる。
In the ion optical system in the front stage, the ion beam passes through the collector slit in the front stage almost in parallel.
Since the lens of the interface used in the present invention does not have a lens action in the y direction, the beam is sent to the ion optical system in the subsequent stage in the y direction as it is (in a substantially parallel state).

【0017】また、前段の電場偏向により、前段のコレ
クタースリットを通過するイオンビームが、このコレク
タースリットとインターフェースレンズと後段イオン源
スリットとを結ぶ中心軸に対し軸ずれしても、インター
フェースレンズがビームを任意に偏向させる機能を有す
るので、この偏向作用によりビームの軸ずれ修正が可能
となる。この偏向作用は、現実のタンデム形質量分析装
置のように長い軌道距離を複数の扇形の磁場と電場で偏
向する場合の軸ずれの調整に非常に有効であり、静電4
重極レンズでは望めない効果である。
Even if the ion beam passing through the collector slit in the front stage is deviated from the central axis connecting the collector slit, the interface lens and the rear stage ion source slit by the deflection of the electric field in the front stage, the interface lens produces a beam. Since it has a function of arbitrarily deflecting the beam, it is possible to correct the axis deviation of the beam by this deflecting action. This deflection action is very effective for adjusting the axis deviation when deflecting a long orbital distance by a plurality of fan-shaped magnetic fields and electric fields as in an actual tandem mass spectrometer, and electrostatic 4
This is an effect that cannot be expected with a dipole lens.

【0018】[0018]

【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0019】まず図1により、本発明の一実施例に係る
タンデム形質量分析装置の全体構成について説明する。
First, the overall configuration of a tandem mass spectrometer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0020】本実施例では、前段,後段の2重収束質量
分析装置を直列に接続したタイプのタンデム形質量分析
装置で、1はイオン源で、前段の質量分析装置は、イオ
ン源スリット2、扇形磁場4、扇形電場5、コレクター
スリット6と、イオン源スリット2・磁場4間に配置さ
れた静電4重極レンズ3a,3bと、磁場4・電場5間
に配置された静電4重極レンズ3cとより成る。後段の
質量分析装置は、ガス衝突室付きイオン源スリット8、
扇形磁場4´、扇形電場5´、コレクター6´と、イオ
ン源スリット8・磁場4´間に配置された静電4重極レ
ンズ3a´,3b´と、磁場4´・電場5´間に配置さ
れた静電4重極レンズ3c´とより成る。9はイオン検
知器である。
In the present embodiment, a tandem mass spectrometer of a type in which a front-stage and a rear-stage double-focusing mass spectrometer are connected in series is 1 an ion source, and a front-stage mass analyzer is an ion source slit 2. A sector magnetic field 4, a sector electric field 5, a collector slit 6, electrostatic quadrupole lenses 3a and 3b arranged between the ion source slit 2 and the magnetic field 4, and an electrostatic quadrupole arranged between the magnetic field 4 and the electric field 5. It is composed of a polar lens 3c. The mass spectrometer in the latter stage comprises an ion source slit 8 with a gas collision chamber,
Between the sector magnetic field 4 ', the sector electric field 5', the collector 6 ', the electrostatic quadrupole lenses 3a' and 3b 'arranged between the ion source slit 8 and the magnetic field 4', and between the magnetic field 4'and the electric field 5 '. It is composed of an electrostatic quadrupole lens 3c 'arranged. Reference numeral 9 is an ion detector.

【0021】前段,後段質量分析装置の接続部となるコ
レクタースリット6とガス衝突室付きイオン源スリット
8間には、インターフェースのレンズ7としてハーフプ
レートレンズ7a,7bが配置してある。衝突室付イオ
ン源スリット8にはアルゴンなどの衝突ガスを図2に示
すように導入口13から入れて親イオンを解離する。
Half plate lenses 7a and 7b are arranged as a lens 7 of an interface between the collector slit 6 and the ion source slit 8 having a gas collision chamber, which serve as a connecting portion of the front and rear mass spectrometers. As shown in FIG. 2, a collision gas such as argon is introduced into the ion source slit 8 with the collision chamber through the inlet 13 to dissociate the parent ions.

【0022】ここで、図2によりハーフプレートレンズ
7a,7bについて説明する。
Now, the half plate lenses 7a and 7b will be described with reference to FIG.

【0023】ハーフプレートレンズ7a,7bは、左右
に分割されたレンズ電極よりなり、イオンビームの通過
経路を挾んで軌道平面の水平方向に対をなして配置さ
れ、アース電極14で囲まれている。また、各ハーフプ
レートレンズ7a,7bに独立して電圧V,V′を印加
するよう設定してある。ハーフプレートレンズ7a,7
bは、以上の構成をなすことで、軌道平面の水平方向
(x方向)に収束特性を有しまた軸ずれ調整の偏向機能
を有し、且つ、軌道平面に垂直な方向(y方向)にはレ
ンズ作用を持たないように設定してある。
The half plate lenses 7a and 7b are composed of lens electrodes divided into left and right, are arranged in pairs in the horizontal direction of the orbit plane across the passage of the ion beam, and are surrounded by the ground electrode 14. .. Further, the voltages V and V'are independently applied to the half plate lenses 7a and 7b. Half plate lenses 7a, 7
With the above configuration, b has a converging characteristic in the horizontal direction (x direction) of the orbit plane, has a deflection function for adjusting the axis deviation, and is in the direction (y direction) perpendicular to the orbit plane. Is set to have no lens effect.

【0024】上記構成よりなれば、前段の質量分析装置
では、静電4重極レンズ3a,3b,3cが存在すること
で、高い像縮小率で特定の親イオンビーム10をx方向
に収束して高分解能、高感度でコレクタースリット6の
位置で分離させる。
According to the above-mentioned structure, in the mass spectrometer of the preceding stage, the presence of the electrostatic quadrupole lenses 3a, 3b, 3c allows the specific parent ion beam 10 to be focused in the x direction at a high image reduction rate. With high resolution and high sensitivity, they are separated at the position of the collector slit 6.

【0025】スリット6を通過したビーム11は、ハー
フプレートレンズ7a,7bにてx方向の収束作用を受
けた後(このレンズの作用は後述する)、ガス衝突室に
て解離され、これにより生成された娘イオンビーム12
が後段の2重収束質量分析装置のイオン光学系を経てイ
オン検知器9に至る。
The beam 11 that has passed through the slit 6 is subjected to a converging action in the x direction by the half plate lenses 7a and 7b (the action of this lens will be described later), and is then dissociated in the gas collision chamber to generate it. Daughter Ion Beam 12
To the ion detector 9 via the ion optical system of the double-focusing mass spectrometer in the latter stage.

【0026】ここで、本実施例のハーフプレートレンズ
7a,7bの作用を図3,図4により説明する。
The operation of the half plate lenses 7a and 7b of this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0027】図3に示すように、前段のイオン光学系で
高い像縮小率で収束された親イオンビーム10はコレク
タースリット6を通過後、軌道平面内でx(横)方向に
α2の角度で大きく発散しようとするが(図1の破線は
この発散の仮想線である)、ハーフプレートレンズ7
a,7bによりゆるやかに再収束作用を受け、衝突室付
イオン源スリット8に娘イオンビーム12になって拡大
像として結ばれる。そのあと拡がり角α1′はα2より小
さいため、後段の質量分析装置で発散することはない。
一方、イオンビーム10は、軌道平面に垂直なy(縦)
方向では、前段のイオン光学系の作用によりほゞ平行ビ
ーム状態でコレクタースリット6を通過するが、ハーフ
プレートレンズ7a,7bはそのy方向にはレンズ作用
を持たないので、ビーム11がそのまま後段の質量分析
装置に送られる。
As shown in FIG. 3, the parent ion beam 10 focused at a high image reduction rate in the ion optical system in the preceding stage passes through the collector slit 6 and then, in the orbital plane, at an angle of α 2 in the x (transverse) direction. , But the half-plate lens 7 has a phantom line (the broken line in FIG. 1 is an imaginary line of this divergence).
It is gently refocused by a and 7b, and becomes a daughter ion beam 12 in the ion source slit 8 with a collision chamber and is formed as an enlarged image. After that, since the divergence angle α 1 ′ is smaller than α 2, it does not diverge in the subsequent mass spectrometer.
On the other hand, the ion beam 10 is y (vertical) perpendicular to the orbital plane.
In the direction, the beam passes through the collector slit 6 in a substantially parallel beam state by the action of the ion optical system in the front stage, but since the half plate lenses 7a and 7b do not have a lens action in the y direction, the beam 11 remains as it is in the rear stage. It is sent to the mass spectrometer.

【0028】その結果、後段のイオン源スリット8の後
でもx方向に大きな拡がり角を持つことなく、y方向に
はほゞ平行ビームとなるので、前段と同じく、後段の2
重収束質量分析装置(8〜6´)を透過率良く通過し、
イオン検知器9で検出される。 なお、このタンデム形
質量分析装置は、有機構造解析に用いるので、特定の親
ビーム10は、既述のようにガス衝突室(スリット8兼
用)で解離され、エネルギーの異なる娘イオン12が生
成されるが、娘イオンを質量分析するため、磁場4′の
B′と電場5′のE′がB′/E′=一定となる関係で
走査される。
As a result, even after the ion source slit 8 in the latter stage, the beam does not have a large divergence angle in the x direction and becomes a substantially parallel beam in the y direction.
Passes through the double-focusing mass spectrometer (8-6 ') with good transmittance,
It is detected by the ion detector 9. Since this tandem mass spectrometer is used for organic structure analysis, the specific parent beam 10 is dissociated in the gas collision chamber (also serving as the slit 8) to generate daughter ions 12 having different energies, as described above. However, since the daughter ions are mass-analyzed, B'of the magnetic field 4'and E'of the electric field 5'are scanned in a relation that B '/ E' = constant.

【0029】また、実際のタンデム形質量分析装置で
は、コレクタースリット6とハーフプレートレンズ7
a,7bと衝突室付イオン源レンズ8を結ぶ機械的中心
軸Zに沿って親イオンビームが通過するとは限らず、図
4に示したように、入射する親イオンビームの中心軸
Z′が横方向にずれる場合が考えられる。しかし、本実
施例によれば、ハーフプレートレンズ7a,7bを用い
て、左右の印加電圧V,V′を変えて調整すれば、親イ
オンビームの中心軸を機械的中心軸Zに合わせることが
できる。
In the actual tandem mass spectrometer, the collector slit 6 and the half plate lens 7 are used.
The parent ion beam does not always pass along the mechanical central axis Z connecting the a and 7b and the ion source lens 8 with the collision chamber, and as shown in FIG. 4, the central axis Z ′ of the incident parent ion beam is It is possible that there is a lateral shift. However, according to the present embodiment, the central axis of the parent ion beam can be aligned with the mechanical central axis Z by adjusting the left and right applied voltages V and V'by using the half plate lenses 7a and 7b. it can.

【0030】この偏向作用は、現実のタンデム形質量分
析装置のように長い軌道距離を複数の扇形の磁場と電場
で偏向する場合の軸ずれの調整に非常に有効である。
This deflection action is very effective for adjusting the axis deviation when a long orbit distance is deflected by a plurality of fan-shaped magnetic fields and electric fields as in an actual tandem mass spectrometer.

【0031】ハーフプレート7a,7bのZ軸上の配置
は、前段の質量分析装置の縮小率をどの程度拡大するか
により決められるが、後段の質量分析装置のイオン源ス
リット8に倍率1の像を結ぼうとすれば、コレクタース
リット6からハーフプレートレンズ7a,7bまでの距
離をa、ハーフプレートレンズ7a,7bから衝突室付
イオン源スリット8までの距離をbとすれば、コレクタ
ースリット6での縮小率をMとして a/b=M の関係にすればよい。
The arrangement of the half plates 7a and 7b on the Z-axis is determined by how much the reduction ratio of the mass spectrometer of the preceding stage is enlarged, but an image with a magnification of 1 is formed on the ion source slit 8 of the mass spectrometer of the latter stage. If the distance from the collector slit 6 to the half plate lenses 7a and 7b is a, and the distance from the half plate lenses 7a and 7b to the ion source slit 8 with the collision chamber is b, the collector slit 6 The reduction ratio of M is set to M, and the relationship of a / b = M may be established.

【0032】なお、ハーフプレートレンズの代わりに図
8に示したような従来の円盤や角穴のユニポテンシャル
レンズ15又は15´を用いると、右図に示したような
y方向に変化する等電位面が発生し、y方向に平行に入
射したビームが収束作用を受け、Z方向の距離が長くな
るにつれて1度焦点を結んでから発散してしまうので都
合が悪い。またx方向の偏向作用も期待できないので、
ビームの中心軸Z′のずれを補正することもできないの
で不適である。
When a conventional disk or square unipotential lens 15 or 15 'as shown in FIG. 8 is used in place of the half plate lens, the equipotentials changing in the y direction as shown in the right figure. A surface is generated, and the beam incident parallel to the y direction is subjected to a converging action, and as the distance in the Z direction becomes longer, the beam is focused once and then diverges, which is inconvenient. Moreover, since the deflection action in the x direction cannot be expected,
It is not suitable because the deviation of the central axis Z'of the beam cannot be corrected.

【0033】本実施例によれば、次のような効果を奏す
る。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.

【0034】前段,後段に像縮小率の高い2重収束質量
分析装置を用い、且つその中間に簡単な構造のハーフプ
レートレンズ7a,7bをインターフェース系レンズ7
として介在させることにより、前段から後段に発散を充
分に抑制し且つ余計な収束を与えないで、また軸ずれを
修正しつつイオンビームを送るので、低コストにしてこ
の種質量分析装置の高分解能,高質量分析特性をより一
層高めることができる。
A double-convergence mass spectrometer having a high image reduction ratio is used in the front and rear stages, and half plate lenses 7a and 7b having a simple structure are provided in the middle of the interface system lens 7.
By interposing as an ion beam, the divergence is sufficiently suppressed from the previous stage to the latter stage without giving extra convergence, and the ion beam is sent while correcting the axis deviation, so the cost is reduced and the high resolution of this type of mass spectrometer is achieved. The high mass spectrometry characteristics can be further improved.

【0035】なお、ハーフプレートレンズ7a,7bに
は必ずしもアース電極14は必要ではなく、ハーフプレ
ート7a,7b単独でも充分な効果を奏し得る。また、
上記実施例では、ハーフプレートレンズはZ方向に左右
1段のみを図示してきたが、2段,3段と多段のハーフ
プレートをZ方向に並べた多段ハーフプレートレンズで
も効果は発揮できる。2段の実施例を図7に示す。Z方
向に並んだ電極には異なる最適な電位V1,V2が印加さ
れ、x方向の微量偏向にはV1,V2に対してわずかに異
なるV1′,V2′の電位で最適値に調整される。
The half plate lenses 7a and 7b do not necessarily need the ground electrode 14, and the half plates 7a and 7b alone can produce a sufficient effect. Also,
In the above-described embodiment, the half plate lens has only one stage on the left and right in the Z direction, but a multi-stage half plate lens in which two or three stages of multi-stage half plates are arranged in the Z direction can also exert the effect. A two-stage embodiment is shown in FIG. The aligned electrodes in the Z direction is optimum potentials V 1, V 2 differ is applied, slightly different V 1 relative to V 1, V 2 in the x direction of the trace deflection ', V 2' optimal potential of Adjusted to the value.

【0036】また、図示しないが、後段の質量分析装置
の適宜位置(例えば静電4重極レンズ3b´と磁場4´
との間)にイオンビーム量をモニタするTIM(total
ionmonitor)を設け、このTIMによりイオンビーム量
をみながら、ハーフプレートレンズ7a,7bの電圧値
V,V´を調整すれば、ハーフプレートレンズの最適の
収束作用及びビーム軸調整を行うことができ、最大ビー
ム量を得ることができる。
Although not shown, appropriate positions (for example, the electrostatic quadrupole lens 3b 'and the magnetic field 4'in the mass spectroscope in the subsequent stage are also shown.
TIM (total between
By adjusting the voltage values V and V'of the half plate lenses 7a and 7b while observing the ion beam amount by this TIM, the optimum focusing action and beam axis adjustment of the half plate lens can be performed. , The maximum beam amount can be obtained.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、タンデム
形質量分析装置の前段,後段の間に、軌道平面の水平方
向に収束作用と偏向作用を与え、軌道平面と垂直方向に
はレンズ作用を持たない特性のレンズをインタフェース
として介在させることで、また、このレンズは、構造的
に簡単でコスト的に有利がハーフレンズのようなものを
使用できるので、低コストにして高分解能,高質量分析
特性を更に高めるタンデム形質量分析装置を提供するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, a converging action and a deflecting action are given in the horizontal direction of the orbit plane between the front stage and the rear stage of the tandem mass spectrometer, and the lens is provided in the direction perpendicular to the orbit plane. By interposing a lens having no action as an interface, this lens is structurally simple and cost-effective, but a half lens can be used. It is possible to provide a tandem mass spectrometer that further improves mass spectrometry characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るタンデム形質量分析装
置の全体構成を示す平面図
FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a tandem mass spectrometer according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例に用いる前段コレクタースリット、
ハーフプレートレンズ、後段イオン源スリットの配置を
示す一部切欠斜視図
FIG. 2 is a front collector slit used in the above embodiment,
Partially cutaway perspective view showing arrangement of half plate lens and post-stage ion source slit

【図3】上記ハーフプレートの作用を受けたビーム軌道
を示す説明図
FIG. 3 is an explanatory view showing a beam orbit under the action of the half plate.

【図4】上記ハーフプレートによるビーム軸ずれ修正状
態を示す説明図
FIG. 4 is an explanatory view showing a beam axis deviation correction state by the half plate.

【図5】従来のタンデム形質量分析装置の一例を示す平
面図
FIG. 5 is a plan view showing an example of a conventional tandem mass spectrometer.

【図6】従来のタンデム形質量分析装置の問題点を指摘
した説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram that points out problems with the conventional tandem mass spectrometer.

【図7】本発明の他の実施例に用いたハーフプレートの
使用態様を示す説明図
FIG. 7 is an explanatory view showing a usage mode of a half plate used in another embodiment of the present invention.

【図8】従来のユニポテンシャルレンズの縦方向の収
束,発散作用を示す説明図
FIG. 8 is an explanatory view showing the vertical directional convergence and divergence action of a conventional unipotential lens.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…イオン源、2…イオン源スリット、3a,3b,3
c,3a´,3b´,3c´…静電4重極レンズ、4…
扇形磁場、5…扇形電場、6…コレクタースリット、7
a,7b…ハーフプレートレンズ(インターフェース系
レンズ)、8…衝突室付イオン源スリット、9…イオン
検知器,10…親イオンビーム、11…スリット通過イ
オン、12…娘イオンビーム。
1 ... Ion source, 2 ... Ion source slit, 3a, 3b, 3
c, 3a ', 3b', 3c '... Electrostatic quadrupole lens, 4 ...
Fan-shaped magnetic field, 5 ... fan-shaped electric field, 6 ... collector slit, 7
a, 7b ... Half plate lens (interface lens), 8 ... Ion source slit with collision chamber, 9 ... Ion detector, 10 ... Parent ion beam, 11 ... Slit passing ion, 12 ... Daughter ion beam.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2台の質量分析装置を直列に接続して、
前段の質量分析装置で特定の親イオンを選択した後、ガ
ス衝突で解離させ発生した娘イオンを後段の質量分析装
置で分析するタンデム形質量分析装置において、 前段の質量分析装置のコレクタースリットと後段の質量
分析装置のイオン源スリットの間に、インターフェース
のレンズとして、軌道平面の水平方向に収束特性と軸ず
れ調整の偏向機能を有し且つ軌道平面に垂直な方向には
レンズ作用を持たないレンズを設けたことを特徴とする
タンデム形質量分析装置。
1. Connecting two mass spectrometers in series,
In the tandem mass spectrometer, in which a specific parent ion is selected by the former mass spectrometer and then the daughter ions generated by dissociation in gas collision are analyzed by the latter mass spectrometer, the collector slit of the former mass spectrometer and the latter A lens having an interface lens between the ion source slits of the mass spectrometer, which has a converging characteristic in the horizontal direction of the orbit plane and a deflection function for adjusting the axis deviation, and has no lens action in the direction perpendicular to the orbit plane. A tandem mass spectrometer, characterized by being provided with.
【請求項2】 請求項1において、前記インターフェー
スのレンズは、イオンビームの通過経路を挾んで軌道平
面の水平方向に対向配置した対のハーフプレートレンズ
よりなり、各ハーフプレートレンズに独立して電圧が印
加できるよう設定してあることを特徴とするタンデム形
質量分析装置。
2. The lens according to claim 1, wherein the lens of the interface is composed of a pair of half plate lenses arranged to face each other in a horizontal direction of an orbit plane across an ion beam passage path, and each half plate lens is independently provided with a voltage. The tandem mass spectrometer is characterized in that it is set so that
【請求項3】 請求項1又は請求項2において、前記イ
ンターフェースのレンズは、前段の質量分析装置のコレ
クタースリットの近くに配置され、後段の質量分析装置
のイオン源スリット上に拡大像を写すレンズであること
を特徴とするタンデム形質量分析装置。
3. The lens according to claim 1 or 2, wherein the lens of the interface is arranged near a collector slit of the mass spectrometer of the former stage and an enlarged image is taken on an ion source slit of the mass spectrometer of the latter stage. And a tandem mass spectrometer.
【請求項4】 請求項1ないし請求項3のいずれか1項
において、前段の質量分析装置は、イオン源スリットと
磁場の間に複数の静電4重極レンズが配置されて像縮小
率の高いイオン光学系としてあるタンデム形質量分析装
置。
4. The mass spectrometer of any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of electrostatic quadrupole lenses are arranged between the ion source slit and the magnetic field in order to reduce the image reduction ratio. A tandem mass spectrometer as a high ion optical system.
【請求項5】 請求項4において、前段の質量分析装置
は、磁場と電場の間に静電4重極レンズを設置されて、
2重収束点のコレクタースリットにおいてイオンビーム
が軌道平面に垂直な方向でがほゞ平行に進むイオン光学
系としてあるタンデム形質量分析装置。
5. The mass spectroscope according to claim 4, wherein an electrostatic quadrupole lens is installed between the magnetic field and the electric field,
A tandem mass spectrometer as an ion optical system in which an ion beam travels almost parallel in a direction perpendicular to an orbital plane at a collector slit at a double focusing point.
【請求項6】 請求項1ないし請求項5のいずれか1項
において、後段の質量分析装置を通過するイオンビーム
量をモニタするTIM(total ion monitor)を有し、
このTIMによりイオンビーム量をみながら前記インタ
ーフェースのレンズの電極の印加電圧を調整するよう設
定してあることを特徴とするタンデム形質量分析装置。
6. The TIM (total ion monitor) according to claim 1, further comprising: a TIM (total ion monitor) for monitoring an amount of an ion beam passing through a mass spectrometer at a subsequent stage,
The tandem mass spectrometer is characterized in that the voltage applied to the electrode of the lens of the interface is adjusted while observing the ion beam amount by the TIM.
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