JPH0654297B2 - 有害な荷電粒子をｉｃｒスペクトロメ−タの測定セルから除去する方法 - Google Patents
有害な荷電粒子をｉｃｒスペクトロメ−タの測定セルから除去する方法Info
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- JPH0654297B2 JPH0654297B2 JP62202997A JP20299787A JPH0654297B2 JP H0654297 B2 JPH0654297 B2 JP H0654297B2 JP 62202997 A JP62202997 A JP 62202997A JP 20299787 A JP20299787 A JP 20299787A JP H0654297 B2 JPH0654297 B2 JP H0654297B2
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- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/64—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using cyclotron resonance
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/36—Radio frequency spectrometers, e.g. Bennett-type spectrometers, Redhead-type spectrometers
- H01J49/38—Omegatrons ; using ion cyclotron resonance
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、有害な荷電低質量の粒子をイオン・サイクロ
トロン共鳴スペクトロメータの測定セルから除去する方
法に関する。
トロン共鳴スペクトロメータの測定セルから除去する方
法に関する。
（従来技術及びその問題点） このような方法において、前記測定セルは、一様な磁界
内に配置されていると共に、磁界の方向に垂直に配置さ
れ且つ荷電粒子のためのトラッピング域を作るトラッピ
ング電位に維持されたトラッピング電極と、磁界の方向
に平行に配置され且つサイクロトロン運動を励起するた
めの高周波電圧が印加される送信電極とにより画成さ
れ、前記方法は、除去されるべき荷電粒子がトラッピン
グ電位に打ち勝ち且つトラッピング電極により除去され
るために該トラッピング電極に達するようにトラッピン
グ振動を一様な磁界の方向に作るため、荷電粒子をトラ
ッピング域の変調により励起するステップを含んでい
る。
内に配置されていると共に、磁界の方向に垂直に配置さ
れ且つ荷電粒子のためのトラッピング域を作るトラッピ
ング電位に維持されたトラッピング電極と、磁界の方向
に平行に配置され且つサイクロトロン運動を励起するた
めの高周波電圧が印加される送信電極とにより画成さ
れ、前記方法は、除去されるべき荷電粒子がトラッピン
グ電位に打ち勝ち且つトラッピング電極により除去され
るために該トラッピング電極に達するようにトラッピン
グ振動を一様な磁界の方向に作るため、荷電粒子をトラ
ッピング域の変調により励起するステップを含んでい
る。
低質量の荷電粒子をイオン・サイクロトロン共鳴、又
は、ICRスペクトロメータの測定セルから除去すること
は、かなり多くの実験において非常に重要である。例え
ば、He+イオンを除去することは、装置のダイナミック
レンジを改良する目的でなされるガス・クロマトグラフ
ィ実験において非常に重要である。キャリヤーガスから
発生する非常に多くのHe+イオンによって、信号の検知
が行なわれる前にHe+イオンを取り除くために何の方策
もとられない場合には、イオントラップの効力を損うか
なりの空間電荷効果が生じる。同様に、負イオンが作用
する場合には、捕捉された電子が有害な仕方で実験を害
することがある。従って、高出力ICRスペクトロメータ
の重要な一面は、該スペクトロメータが上記低質量の粒
子を除去できるようにすることである。
は、ICRスペクトロメータの測定セルから除去すること
は、かなり多くの実験において非常に重要である。例え
ば、He+イオンを除去することは、装置のダイナミック
レンジを改良する目的でなされるガス・クロマトグラフ
ィ実験において非常に重要である。キャリヤーガスから
発生する非常に多くのHe+イオンによって、信号の検知
が行なわれる前にHe+イオンを取り除くために何の方策
もとられない場合には、イオントラップの効力を損うか
なりの空間電荷効果が生じる。同様に、負イオンが作用
する場合には、捕捉された電子が有害な仕方で実験を害
することがある。従って、高出力ICRスペクトロメータ
の重要な一面は、該スペクトロメータが上記低質量の粒
子を除去できるようにすることである。
しかしながら、このような粒子を除去することは、通常
の２倍共鳴技術の助けによっては簡単に実現できない。
その理由は、このような軽重量粒子のサイクロトロン共
鳴周波数は非常に高いからである。４．７テスラの一様
な磁界の強さが与えられると、電子のサイクロトロン共
鳴周波数は略１４０GHzの領域内にある。このような高
い周波数は、通常のICRスペクトロメータの電子装置の
周波数領域をはるかに超えている。そこで、例えば、
“messtechnick”78(6,1970)の109〜195頁により、上記
軽重量粒子を、磁力線、即ち、所謂トラッピング振動に
沿って該粒子により作られる調波振動を利用することに
よって除去する技術が知られている。“Lecture notes
in chemistry”(1982年)の164〜182頁で発表されたMcIv
er et alによる論文により、発信器をトラッピング電極
に接続し、該トラッピング電極により、電子がトラッピ
ング電極に接触して除去されるまでトラッピング振動を
磁界の方向に形成するために電子を励起できるようにし
た技術も知られている。しかしながら、この方法の欠点
は、トラッピング振動の共鳴周波数は除去されるべき粒
子の電荷／質量の比によって決まるだけではなく、トラ
ッピング電極に印加される電位によっても決まるので、
付加的な、同調可能な送信機を使用する必要があること
である。
の２倍共鳴技術の助けによっては簡単に実現できない。
その理由は、このような軽重量粒子のサイクロトロン共
鳴周波数は非常に高いからである。４．７テスラの一様
な磁界の強さが与えられると、電子のサイクロトロン共
鳴周波数は略１４０GHzの領域内にある。このような高
い周波数は、通常のICRスペクトロメータの電子装置の
周波数領域をはるかに超えている。そこで、例えば、
“messtechnick”78(6,1970)の109〜195頁により、上記
軽重量粒子を、磁力線、即ち、所謂トラッピング振動に
沿って該粒子により作られる調波振動を利用することに
よって除去する技術が知られている。“Lecture notes
in chemistry”(1982年)の164〜182頁で発表されたMcIv
er et alによる論文により、発信器をトラッピング電極
に接続し、該トラッピング電極により、電子がトラッピ
ング電極に接触して除去されるまでトラッピング振動を
磁界の方向に形成するために電子を励起できるようにし
た技術も知られている。しかしながら、この方法の欠点
は、トラッピング振動の共鳴周波数は除去されるべき粒
子の電荷／質量の比によって決まるだけではなく、トラ
ッピング電極に印加される電位によっても決まるので、
付加的な、同調可能な送信機を使用する必要があること
である。
（発明の目的） 本発明は、このような従来技術の問題点に着目して為さ
れたもので、付加的な、電気的に同調可能な発振器を使
用せずに実行できる方法を提供することを目的としてい
る。
れたもので、付加的な、電気的に同調可能な発振器を使
用せずに実行できる方法を提供することを目的としてい
る。
（発明の構成） 本発明によれば、上記目的は、トラッピング域の変調が
有害な荷電低質量の粒子のサイクロトロン共鳴周波数よ
り数オーダー低い周波数を有する第２の高周波電圧を送
信電極に供給することにより行われる方法によって達成
される。
有害な荷電低質量の粒子のサイクロトロン共鳴周波数よ
り数オーダー低い周波数を有する第２の高周波電圧を送
信電極に供給することにより行われる方法によって達成
される。
高周波電圧を送信電極に印加することによって作られる
高周波域の不可避的な不均一性により、該高周波域が一
様な磁界の方向にも、従ってトラッピング域の方向にも
延びる成分を含み、該成分は、一様な磁界の方向にトラ
ッピング振動を形成するために低質量の荷電粒子を励起
し且つこれによって、荷電粒子がトラッピング電位に打
ち勝つようにこれら荷電粒子のエネルギーを増大させる
のに充分であるということが判明した。この場合におい
て、特に良好な効果が、除去されるべき荷電粒子のトラ
ッピング振動の共鳴周波数の２倍の周波数を有する高周
波電圧を印加することによって得られる。
高周波域の不可避的な不均一性により、該高周波域が一
様な磁界の方向にも、従ってトラッピング域の方向にも
延びる成分を含み、該成分は、一様な磁界の方向にトラ
ッピング振動を形成するために低質量の荷電粒子を励起
し且つこれによって、荷電粒子がトラッピング電位に打
ち勝つようにこれら荷電粒子のエネルギーを増大させる
のに充分であるということが判明した。この場合におい
て、特に良好な効果が、除去されるべき荷電粒子のトラ
ッピング振動の共鳴周波数の２倍の周波数を有する高周
波電圧を印加することによって得られる。
本発明による方法の効果は、この方法は、付加的な装置
を必要としないだけではなく、荷電粒子を除去し且つこ
の粒子をサイクロトロン共鳴周波数で励起するための通
常の２倍共鳴実験で必要な高周波送信機の助けで実行可
能であるという点にある。
を必要としないだけではなく、荷電粒子を除去し且つこ
の粒子をサイクロトロン共鳴周波数で励起するための通
常の２倍共鳴実験で必要な高周波送信機の助けで実行可
能であるという点にある。
本発明による方法は、荷電粒子が不均一な磁界及び一様
な磁界の影響を受けるICR測定セル内で動くという理論
に基づいている。従って、荷電粒子の動きは、重畳され
たサイクロトロン及び磁界に垂直な面内でのドリフト運
動と、磁界に沿った周波数ωＴのトラッピング振動とで
決定される。円筒形のICR測定セル内にある荷電粒子の
トラッピング振動の周波数は 式により決定される。
な磁界の影響を受けるICR測定セル内で動くという理論
に基づいている。従って、荷電粒子の動きは、重畳され
たサイクロトロン及び磁界に垂直な面内でのドリフト運
動と、磁界に沿った周波数ωＴのトラッピング振動とで
決定される。円筒形のICR測定セル内にある荷電粒子の
トラッピング振動の周波数は 式により決定される。
式(1)において、ｍは粒子の質量、ｑはその電荷、ＶＴ
はトラッピング電極とその側電極との間の電位差であ
る。Ｒは測定セルの半径、S゜T2は幾何常数である。
はトラッピング電極とその側電極との間の電位差であ
る。Ｒは測定セルの半径、S゜T2は幾何常数である。
トラッピング振動は式(1)から得られる周波数の高周波
電圧をトラッピング電極に印加することにより得られる
ということが一般に知られている。荷電粒子の質量／電
荷の比を決定するために通常利用される荷電粒子のサイ
クロトロン運動は、送信電極に印加される高周波パルス
と、180゜位相がずれ且つ反対側の送信電極に印加され
る等しい振幅のパルスとによって通常励起される。この
ようにして作られる高周波域は、円筒形で且つ立体的な
測定セル内において、一様な磁界の方向と一致するＺ軸
方向の成分を含んでいる。円筒形の測定セルにおいて、
前記成分により電荷ｑを有する粒子に作用する力は 式によって決定される。
電圧をトラッピング電極に印加することにより得られる
ということが一般に知られている。荷電粒子の質量／電
荷の比を決定するために通常利用される荷電粒子のサイ
クロトロン運動は、送信電極に印加される高周波パルス
と、180゜位相がずれ且つ反対側の送信電極に印加され
る等しい振幅のパルスとによって通常励起される。この
ようにして作られる高周波域は、円筒形で且つ立体的な
測定セル内において、一様な磁界の方向と一致するＺ軸
方向の成分を含んでいる。円筒形の測定セルにおいて、
前記成分により電荷ｑを有する粒子に作用する力は 式によって決定される。
この式において、VEは高周波電圧の振幅、S1 E3は幾何常
数、Ｒは測定セルの半径である。
数、Ｒは測定セルの半径である。
この式の単純な変換により、電界が荷電粒子及び電子の
トラッピング振動を励起するためにどのように利用され
得るかが理解できる。この目的のために、高周波パルス
の印加がICR測定セル内の荷電粒子の静止状態を僅かに
乱すと仮定する。これに加えて、高周波電圧が測定セル
の送信電極に印加される時間はトラッピング振動の周期
よりはるかに長いものと仮定する。このとき、エネルギ
ー交換は 式によって決定される。
トラッピング振動を励起するためにどのように利用され
得るかが理解できる。この目的のために、高周波パルス
の印加がICR測定セル内の荷電粒子の静止状態を僅かに
乱すと仮定する。これに加えて、高周波電圧が測定セル
の送信電極に印加される時間はトラッピング振動の周期
よりはるかに長いものと仮定する。このとき、エネルギ
ー交換は 式によって決定される。
この式において、Ｆは粒子に作用する力、Ｖは粒子の速
度である。
度である。
さらに、計算がＺ軸方向の運動に限定され得るように、
Ｚ軸方向の運動とＸ，Ｙ平面内の運動とは関係づけられ
ていないものと仮定する。このあと、高周波域の影響に
より荷電粒子が受けるエネルギーの平均増加が計算され
る。(2)式と(3)式との組合せにより、 式が得られる。
Ｚ軸方向の運動とＸ，Ｙ平面内の運動とは関係づけられ
ていないものと仮定する。このあと、高周波域の影響に
より荷電粒子が受けるエネルギーの平均増加が計算され
る。(2)式と(3)式との組合せにより、 式が得られる。
トラッピング振動は、 Ｚ（ｔ）＝Ｚ０cos（ωｚｔ＋φ）．…(5) 式によってほぼ表わされる。
(4)と(5)式とを組合せ、且ついくつかの三角関数変換に
よって、 式が得られる。
よって、 式が得られる。
さらに別の三角関数変換を行い、周期を省略することに
より、 式が得られる。
より、 式が得られる。
認識できるエネルギーの平均増加が、ω＝２・ωＴであ
る場合にのみ起こる。この条件に基づいて、最後に 式が得られる。
る場合にのみ起こる。この条件に基づいて、最後に 式が得られる。
荷電粒子がＺ軸方向において測定セルから除去される場
合には、エネルギーの増加ΔＥは少なくともトラッピン
グ電位の値ｑＶＴと同じ大きさであるはずである。
合には、エネルギーの増加ΔＥは少なくともトラッピン
グ電位の値ｑＶＴと同じ大きさであるはずである。
この単純な計算により、印加されるエネルギーの周波数
が除去されるべき粒子のトラッピング振動の周波数の２
倍である場合に、Ｚ軸方向におけるエネルギーの最大増
加が得られることが予測できる。
が除去されるべき粒子のトラッピング振動の周波数の２
倍である場合に、Ｚ軸方向におけるエネルギーの最大増
加が得られることが予測できる。
（実施例） 以下、本発明を、多くの実験及び図面で示されたグラフ
を参照して詳細に説明する。なお、明細書及び図面から
導かれる特徴は、本発明による方法の他の実施例におい
て単独で又は組合せによっても実施可能である。
を参照して詳細に説明する。なお、明細書及び図面から
導かれる特徴は、本発明による方法の他の実施例におい
て単独で又は組合せによっても実施可能である。
この後に述べる実験は、フーリエ変換の為に用意された
スペクトロシュピン・アーゲー社製のICRスペクトロメ
ータ、CMS 47型を用いて行なわれたものである。このス
ペクトロメータは、周囲温度にさらされた直径が150mm
の測定セルを持つ超導電性磁石を含んでいた。その測定
セル内における磁界の強さは４．７テスラであった。該
測定セルは、第１図に示す構成の測定セルを有してい
た。熱陰極１と加速グリッド２とによって作られる電子
ビームが通過する小さな中心孔３１，４１が設けられた
２つのトラッピング電極３，４は、超導電性磁石によっ
て作られる磁界Ｂの方向に垂直で、磁界の方向に間隔を
置いて配置されている。この２つのトラッピング電極で
挾まれた空間は４つの付加的な電極５から８によって囲
繞されており、該電極の各々は円形の筒の一片を夫々形
成している。反対側に配置された一対の電極は、高周波
送信機が通常の方法で接続される送信電極６，８を形成
しており、一方、他の一対の電極は、受信機が通常の方
法で接続される受信電極５，７を形成している。同様
に、トラッピング電位を通常の方法でトラッピング電極
３，４に印加し得る。前記スペクトロメータには小質量
を測定するための手段が付加的に設けられており、これ
によってスペクトロメータは２から3500の電荷／質量の
比を測定することができる。このようにして装置は、He
+イオンを測定し、且つHe+イオンがトラッピング振動を
励起することにより除去され得るか否かを確実に判定す
ることができた。
スペクトロシュピン・アーゲー社製のICRスペクトロメ
ータ、CMS 47型を用いて行なわれたものである。このス
ペクトロメータは、周囲温度にさらされた直径が150mm
の測定セルを持つ超導電性磁石を含んでいた。その測定
セル内における磁界の強さは４．７テスラであった。該
測定セルは、第１図に示す構成の測定セルを有してい
た。熱陰極１と加速グリッド２とによって作られる電子
ビームが通過する小さな中心孔３１，４１が設けられた
２つのトラッピング電極３，４は、超導電性磁石によっ
て作られる磁界Ｂの方向に垂直で、磁界の方向に間隔を
置いて配置されている。この２つのトラッピング電極で
挾まれた空間は４つの付加的な電極５から８によって囲
繞されており、該電極の各々は円形の筒の一片を夫々形
成している。反対側に配置された一対の電極は、高周波
送信機が通常の方法で接続される送信電極６，８を形成
しており、一方、他の一対の電極は、受信機が通常の方
法で接続される受信電極５，７を形成している。同様
に、トラッピング電位を通常の方法でトラッピング電極
３，４に印加し得る。前記スペクトロメータには小質量
を測定するための手段が付加的に設けられており、これ
によってスペクトロメータは２から3500の電荷／質量の
比を測定することができる。このようにして装置は、He
+イオンを測定し、且つHe+イオンがトラッピング振動を
励起することにより除去され得るか否かを確実に判定す
ることができた。
行なわれた実験によって、高周波パルスをICR測定セル
の送信電極に与えることにより荷電粒子のトラッピング
振動が励起され得るということが非常に明確に判明し
た。
の送信電極に与えることにより荷電粒子のトラッピング
振動が励起され得るということが非常に明確に判明し
た。
第２図から明らかなように、印加される周波数の関数で
あるHe+イオンの強度は、106ｋＨｚで最小値をとるが、
このときHe+イオンのほとんどが測定セルから除去され
ている。この実験のために使用されたパルスは１２Ｖの
振幅及び１００μｓの周期を持った高周波パルスであっ
た。He+イオンの強度が最小値となる106KHzの周波数
は、トラッピング振動の共鳴周波数の２倍に略相当し且
つ106KHzであると判定された理論値にかなり正確に一致
する。
あるHe+イオンの強度は、106ｋＨｚで最小値をとるが、
このときHe+イオンのほとんどが測定セルから除去され
ている。この実験のために使用されたパルスは１２Ｖの
振幅及び１００μｓの周期を持った高周波パルスであっ
た。He+イオンの強度が最小値となる106KHzの周波数
は、トラッピング振動の共鳴周波数の２倍に略相当し且
つ106KHzであると判定された理論値にかなり正確に一致
する。
第３図は、電子を除去するための本発明による方法の有
益性を示している。その測定が、負にイオン化された
１，２−ジクロロ−４−ニトロベンゼンのICRスペクト
ラに対してその有益性を証明する目的で実行された。
１，２−ジクロロ−４−ニトロベンゼンをイオン化する
ために、電子ビームパルスが使用された。この電子ビー
ムパルスに続いて、充分な数の負イオンが作られてその
イオンが検知され得るまで、一定の反応時間が必要であ
る。その反応時間の間に測定セル内で捕捉された電子
は、負イオンが作られる試料の中性分子によって捕捉さ
れたと推定できる。電子のトラッピング振動の計算され
た共鳴周波数の値の２倍の周波数の高周波パルスが反応
時間前に印加される場合には、信号は第３図(b)に示す
ようにほとんど完全に消える。この信号の消滅は、電子
が試料の分子と反応し得る前に該電子が測定セルから除
去されたということを示している。同じ高周波パルスが
反応時間後に印加される場合には、信号は、パルスが全
く印加されなかった場合とほとんど同じ強度を持ってい
る。その理由は、既に作られた負イオンはもはや高周波
パルスにより影響されないからである（第３図(c)を参
照）。
益性を示している。その測定が、負にイオン化された
１，２−ジクロロ−４−ニトロベンゼンのICRスペクト
ラに対してその有益性を証明する目的で実行された。
１，２−ジクロロ−４−ニトロベンゼンをイオン化する
ために、電子ビームパルスが使用された。この電子ビー
ムパルスに続いて、充分な数の負イオンが作られてその
イオンが検知され得るまで、一定の反応時間が必要であ
る。その反応時間の間に測定セル内で捕捉された電子
は、負イオンが作られる試料の中性分子によって捕捉さ
れたと推定できる。電子のトラッピング振動の計算され
た共鳴周波数の値の２倍の周波数の高周波パルスが反応
時間前に印加される場合には、信号は第３図(b)に示す
ようにほとんど完全に消える。この信号の消滅は、電子
が試料の分子と反応し得る前に該電子が測定セルから除
去されたということを示している。同じ高周波パルスが
反応時間後に印加される場合には、信号は、パルスが全
く印加されなかった場合とほとんど同じ強度を持ってい
る。その理由は、既に作られた負イオンはもはや高周波
パルスにより影響されないからである（第３図(c)を参
照）。
荷電粒子をトラッピング電位以上に上昇させるために必
要となるエネルギー（数eV）は該粒子を送信電極に衝突
させるために必要となるエネルギー（数KeV）よりかる
かに小さいが、軽重量の荷電粒子を除去するために必要
な時間及び印加される信号の強度は、２倍共鳴実験の場
合よりもほんの僅か小さい。しかしながら、ほとんどの
荷電粒子が作られるＺ軸に近い高周波域の成分はほんの
僅かな強さを持つにすぎず、従って、励起過程は、トラ
ッピング振動に対してはサイクロトロン振動に対してほ
ど効果的になり得ない。Ｚ軸真上では、高周波域のＺ成
分は零に等しく、従って、Ｚ軸の非常に近くにある荷電
粒子を除去することは、ここに記述した方法においはあ
り得ない。
要となるエネルギー（数eV）は該粒子を送信電極に衝突
させるために必要となるエネルギー（数KeV）よりかる
かに小さいが、軽重量の荷電粒子を除去するために必要
な時間及び印加される信号の強度は、２倍共鳴実験の場
合よりもほんの僅か小さい。しかしながら、ほとんどの
荷電粒子が作られるＺ軸に近い高周波域の成分はほんの
僅かな強さを持つにすぎず、従って、励起過程は、トラ
ッピング振動に対してはサイクロトロン振動に対してほ
ど効果的になり得ない。Ｚ軸真上では、高周波域のＺ成
分は零に等しく、従って、Ｚ軸の非常に近くにある荷電
粒子を除去することは、ここに記述した方法においはあ
り得ない。
本発明による方法は、利用できるICRスペクトロメータ
の電気的手段を利用し、且つトラッピング電極の一つに
接続される特別な発振器を必要としない。上述した質量
スペクトロメータ（質量分析計）、CMS47型の場合に
は、高周波信号の発生はコンピュータによって完全に制
御され、その結果、除去されるべき電子、He+イオン等
の種々の低質量粒子を生じさせるトラッピング振動を励
起するための高周波信号の周波数が自動的に作られる。
このことによってトラッピング振動により粒子を除去す
るために最適な周波数を決定する過程が大いに簡略化さ
れ、この簡略化の度合は共鳴が広くなればなるほど更に
進み、そして、スペクトロメータの電子的手段は粒子を
除去するための全周波数域を扱うことができる。
の電気的手段を利用し、且つトラッピング電極の一つに
接続される特別な発振器を必要としない。上述した質量
スペクトロメータ（質量分析計）、CMS47型の場合に
は、高周波信号の発生はコンピュータによって完全に制
御され、その結果、除去されるべき電子、He+イオン等
の種々の低質量粒子を生じさせるトラッピング振動を励
起するための高周波信号の周波数が自動的に作られる。
このことによってトラッピング振動により粒子を除去す
るために最適な周波数を決定する過程が大いに簡略化さ
れ、この簡略化の度合は共鳴が広くなればなるほど更に
進み、そして、スペクトロメータの電子的手段は粒子を
除去するための全周波数域を扱うことができる。
供給される高周波信号がより大きい質量のイオンのサイ
クロトロン周波数に等しいときには、該イオンも妨害さ
れ又は除去され得るということは、もちろん本発明によ
る方法によって荷電粒子を除去する際の一般的な問題で
ある。本実施例で用いた円筒形の測定セルから電子を除
去する場合には、略６MHzの周波数が電子のトラッピン
グ振動を励起するために導入されなければならない。こ
の周波数は、磁界の強さが４．７テスラで、質量／電荷
の比が１２であるイオンのサイクロトロン周波数に等し
い。この質量は、ICR実験において通常それ程重要では
ない。上述したように、ガス・クロマトグラフィと質量
スペクトロメトリ（質量分析法）とが組合わされた場合
には、その一方は通常He+イオンを除去するのに関係す
る。トラッピング振動によりHe+イオンを除去するため
に必要な周波数は２０KHzの領域内にある。この周波数
は3500amuのイオンのサイクロトロン運動に相当する。
このようなイオンが該イオンのサイクロトロン周波数の
同時励起により除去される場合に、このことによって何
の問題も生じない。その理由は、このような高質量のイ
オンはガス・クロマトグラフィによって判定され得ない
からである。
クロトロン周波数に等しいときには、該イオンも妨害さ
れ又は除去され得るということは、もちろん本発明によ
る方法によって荷電粒子を除去する際の一般的な問題で
ある。本実施例で用いた円筒形の測定セルから電子を除
去する場合には、略６MHzの周波数が電子のトラッピン
グ振動を励起するために導入されなければならない。こ
の周波数は、磁界の強さが４．７テスラで、質量／電荷
の比が１２であるイオンのサイクロトロン周波数に等し
い。この質量は、ICR実験において通常それ程重要では
ない。上述したように、ガス・クロマトグラフィと質量
スペクトロメトリ（質量分析法）とが組合わされた場合
には、その一方は通常He+イオンを除去するのに関係す
る。トラッピング振動によりHe+イオンを除去するため
に必要な周波数は２０KHzの領域内にある。この周波数
は3500amuのイオンのサイクロトロン運動に相当する。
このようなイオンが該イオンのサイクロトロン周波数の
同時励起により除去される場合に、このことによって何
の問題も生じない。その理由は、このような高質量のイ
オンはガス・クロマトグラフィによって判定され得ない
からである。
上述した実施例は本発明を説明するためのものであるに
過ぎず、且つ本発明による方法の詳細、特に印加される
周波数及び信号の振幅が、並びに該信号の印加時間も、
使用される装置にパラメータに関係するだけではなく、
判定されるべき物質及び発生し且つ除去されるべき荷電
粒子の量に依存することは云うまでもない。
過ぎず、且つ本発明による方法の詳細、特に印加される
周波数及び信号の振幅が、並びに該信号の印加時間も、
使用される装置にパラメータに関係するだけではなく、
判定されるべき物質及び発生し且つ除去されるべき荷電
粒子の量に依存することは云うまでもない。
（発明の効果） 本発明の方法によれば、トラッピング域の変調が有害な
荷電低質量の粒子のサイクロトロン共鳴周波数より数オ
ーダー低い周波数を有する第２の高周波電圧を送信電極
に供給することにより行われるようにしたことにより、
付加的な、電気的に同調可能な発振器を使用せずに実行
できる。
荷電低質量の粒子のサイクロトロン共鳴周波数より数オ
ーダー低い周波数を有する第２の高周波電圧を送信電極
に供給することにより行われるようにしたことにより、
付加的な、電気的に同調可能な発振器を使用せずに実行
できる。
第１図はイオン・サイクロトロン共鳴スペクトロメータ
を示す概略図、第２図は印加される共鳴周波数の関数と
してHe+イオンの強度を示すグラフ、第３図(a)は高周波
パルスが印加されていないときのICRのスペクトル図、
第３図(b)は高周波パルスが反応時間前に印加されて電
子が除去されたときのICRのスペクトル図、第３図(c)は
高周波パルスが反応時間後に印加されて電子が除去され
なかったときのICRのスペクトル図である。 ３，４……トラッピング電極、６，８……送信電極。
を示す概略図、第２図は印加される共鳴周波数の関数と
してHe+イオンの強度を示すグラフ、第３図(a)は高周波
パルスが印加されていないときのICRのスペクトル図、
第３図(b)は高周波パルスが反応時間前に印加されて電
子が除去されたときのICRのスペクトル図、第３図(c)は
高周波パルスが反応時間後に印加されて電子が除去され
なかったときのICRのスペクトル図である。 ３，４……トラッピング電極、６，８……送信電極。
Claims (2)
- 【請求項１】有害な荷電低質量の粒子をイオン・サイク
ロトロン共鳴スペクトロメータの測定セルから除去する
方法で、前記測定セルは、一様な磁界内にあると共に、
磁界の方向に垂直に配置され且つ前記荷電粒子のための
トラッピング域を作るトラッピング電位に維持されたト
ラッピング電極と、磁界の方向に平行に配置され且つ検
出されるべき荷電粒子のサイクロトロン運動を励起する
ための第１の高周波電圧が印加される送信電極とにより
画成され、前記方法は、除去されるべき低質量荷電粒子
が前記トラッピング電位に打ち勝ち且つ前記トラッピン
グ電極により除去されるために該トラッピング電極に達
するようにトラッピング振動を一様な磁界の方向に作る
ため、前記低質量荷電粒子をトラッピング域の変調によ
り励起するステップを含む方法において、前記トラッピ
ング域の変調が有害な荷電低質量の粒子のサイクロトロ
ン共鳴周波数より数オーダー低い周波数を有する第２の
高周波電圧を前記送信電極に供給することにより行われ
ることを特徴とする有害な荷電粒子をＩＣＲスペクトロ
メータの測定セルから除去する方法。 - 【請求項２】前記送信電極に、除去されるべき前記荷電
粒子の前記トラッピング振動の共鳴周波数の２倍の周波
数を有する高周波電圧が供給されることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3627605.7 | 1986-08-14 | ||
| DE19863627605 DE3627605A1 (de) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | Verfahren zum eliminieren unerwuenschter geladener teilchen aus der messzelle eines icr-spektrometers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6348447A JPS6348447A (ja) | 1988-03-01 |
| JPH0654297B2 true JPH0654297B2 (ja) | 1994-07-20 |
Family
ID=6307395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62202997A Expired - Fee Related JPH0654297B2 (ja) | 1986-08-14 | 1987-08-14 | 有害な荷電粒子をｉｃｒスペクトロメ−タの測定セルから除去する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4818864A (ja) |
| EP (1) | EP0259596B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0654297B2 (ja) |
| DE (2) | DE3627605A1 (ja) |
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| US4990775A (en) * | 1988-06-06 | 1991-02-05 | University Of Delaware | Resolution improvement in an ion cyclotron resonance mass spectrometer |
| DE3914838A1 (de) * | 1989-05-05 | 1990-11-08 | Spectrospin Ag | Ionen-zyklotron-resonanz-spektrometer |
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| US4945234A (en) * | 1989-05-19 | 1990-07-31 | Extrel Ftms, Inc. | Method and apparatus for producing an arbitrary excitation spectrum for Fourier transform mass spectrometry |
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| DE4316738C2 (de) * | 1993-05-19 | 1996-10-17 | Bruker Franzen Analytik Gmbh | Auswurf von Ionen aus Ionenfallen durch kombinierte elektrische Dipol- und Quadrupolfelder |
| US5428220A (en) * | 1993-11-29 | 1995-06-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Aerosol mass spectrometer and method of classifying aerosol particles according to specific mass |
| US5678783A (en) * | 1994-05-05 | 1997-10-21 | Wong; Alfred Y. | System and method for remediation of selected atmospheric conditions and system for high altitude telecommunications |
| US5572025A (en) * | 1995-05-25 | 1996-11-05 | The Johns Hopkins University, School Of Medicine | Method and apparatus for scanning an ion trap mass spectrometer in the resonance ejection mode |
| AU715545B2 (en) * | 1996-02-23 | 2000-02-03 | Varian Australia Pty Ltd | Improved method of spectroscopy |
| EP2489061B1 (en) * | 2009-10-14 | 2019-02-27 | Bruker Daltonik GmbH | Ion cyclotron resonance measuring cells with harmonic trapping potential |
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| US4464520A (en) * | 1982-08-12 | 1984-08-07 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Delayed cure bismaleimide resins |
| US4535235A (en) * | 1983-05-06 | 1985-08-13 | Finnigan Corporation | Apparatus and method for injection of ions into an ion cyclotron resonance cell |
| DE3331136A1 (de) * | 1983-08-30 | 1985-03-07 | Spectrospin AG, Fällanden, Zürich | Verfahren zur aufnahme von ionen-zyklotron-resonanz-spektren und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| US4686365A (en) * | 1984-12-24 | 1987-08-11 | American Cyanamid Company | Fourier transform ion cyclothon resonance mass spectrometer with spatially separated sources and detector |
-
1986
- 1986-08-14 DE DE19863627605 patent/DE3627605A1/de active Granted
-
1987
- 1987-07-31 DE DE8787111091T patent/DE3765063D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-07-31 EP EP87111091A patent/EP0259596B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-05 US US07/081,862 patent/US4818864A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-08-14 JP JP62202997A patent/JPH0654297B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3627605C2 (ja) | 1990-11-22 |
| EP0259596A1 (de) | 1988-03-16 |
| DE3627605A1 (de) | 1988-02-25 |
| US4818864A (en) | 1989-04-04 |
| JPS6348447A (ja) | 1988-03-01 |
| DE3765063D1 (de) | 1990-10-25 |
| EP0259596B1 (de) | 1990-09-19 |
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