JPH07114120B2 - Mass spectrometer - Google Patents
Mass spectrometerInfo
- Publication number
- JPH07114120B2 JPH07114120B2 JP60275665A JP27566585A JPH07114120B2 JP H07114120 B2 JPH07114120 B2 JP H07114120B2 JP 60275665 A JP60275665 A JP 60275665A JP 27566585 A JP27566585 A JP 27566585A JP H07114120 B2 JPH07114120 B2 JP H07114120B2
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- Japan
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- electric field
- ion
- ions
- frequency
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、磁界と電界のいずれか一方もしくは両方又は
高周波電圧によってイオンを捕捉する機構を使用する質
量分析計に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mass spectrometer using a mechanism for trapping ions by a magnetic field, an electric field, or both, or a high frequency voltage.
（従来の技術） 現在、質量分析計の制御及びデータ収集にはコンピュー
タが広く用いられている。しかし、質量分析法自体は従
来と変わりなく、単にアナログ値をデジタル値に変換し
てコンピュータと接続しているだけである。(Prior Art) Currently, a computer is widely used for controlling a mass spectrometer and collecting data. However, the mass spectrometry method itself is the same as the conventional one, and it is simply converting an analog value into a digital value and connecting it to a computer.
従来の質量分析法は、磁場型においては質量数を磁場強
度とイオン加速電圧の関数として識別する。四重極型に
おいては直流電圧と高周波電圧を重ね合わせた電圧をか
け、直流電圧と高周波電圧の比を一定に保ちながら高周
波電圧を変えていく。質量数は高周波電圧のピーク値の
関数として識別している。Conventional mass spectrometry distinguishes mass number as a function of magnetic field strength and ion acceleration voltage in the magnetic field type. In the quadrupole type, a voltage that superimposes a DC voltage and a high frequency voltage is applied, and the high frequency voltage is changed while keeping the ratio of the DC voltage and the high frequency voltage constant. The mass number is identified as a function of the peak value of the high frequency voltage.
（発明が解決しようとする問題点） これらのパラメータを直流電圧値、さらにはデジタル値
に変換する場合、高い直線性を得ることは非常に困難で
ある。もっとも四重極型においては周波数をパラメータ
とすることができるが、広い質量数範囲を得ようとする
場合、高電圧が必要となる。高電圧を広い周波数範囲で
走査することはさらに困難である。(Problems to be Solved by the Invention) When converting these parameters into a DC voltage value and further into a digital value, it is very difficult to obtain high linearity. In the quadrupole type, however, the frequency can be used as a parameter, but a high voltage is required to obtain a wide mass number range. Scanning high voltages over a wide frequency range is even more difficult.
本発明は、現在の広範囲なコンピュータの使用、すなわ
ちデジタル時代に対応し、デジタル値として検出・制御
するのに最も適当な低電圧の周波数をパラメータとして
質量数を識別する質量分析計を提供することを目的とす
るものである。The present invention provides a mass spectrometer capable of identifying a mass number with a frequency of a low voltage most suitable for detection and control as a digital value corresponding to the present widespread use of computers, that is, the digital age. The purpose is.
（問題点を解決するための手段） 実施例を示す図を参照して説明すると、本発明の質量分
析計では、磁界と磁界のいずれか一方もしくは両方又は
高周波電圧によってイオンを捕捉するイオン捕捉機構
（１）の一方向に、電界発生装置（７）により周期的に
変化する電界を印加し、イオン捕捉機構（１）に設けら
れたイオン射出孔（1e）から前記周期的電界の周期に一
致した固有振動数をもつ質量数のイオンを捕捉場から放
出させて検出するとともに、前記周期的電界の周波数を
計数する手段（８）を設け、その周波数の関数としてイ
オンの質量数を識別する。(Means for Solving the Problems) Explaining with reference to the drawings showing an embodiment, in a mass spectrometer of the present invention, an ion trapping mechanism for trapping ions by either or both of a magnetic field and a magnetic field or a high frequency voltage (1) An electric field that changes periodically is applied by an electric field generator (7) in one direction, and coincides with the cycle of the periodic electric field from an ion injection hole (1e) provided in the ion trapping mechanism (1). A means (8) for counting the frequency of the periodic electric field is provided while detecting and ejecting ions of a mass number having the above-mentioned natural frequency from the trapping field, and the mass number of the ion is identified as a function of the frequency.
（実施例） 第１図は磁界と電界の両方によってイオンを捕捉する機
構を使用した一実施例を表わす。(Example) FIG. 1 shows an example in which a mechanism for trapping ions by both a magnetic field and an electric field is used.
１はイオン捕捉機構としてのイオン捕捉電極であり、リ
ング電極1aと、このリング電極1aの両開口部に設けられ
たエンドキャップ電極1b,1cとから構成されている。一
方のエンドキャップ電極1cの中心から他方のエンドキャ
ップ電極1bの中心へ向かう方向をＺ軸方向とし、リング
電極1aの中心を０とし、リング電極1aの半径方向をＲ方
向とすると、このイオン捕捉電極１の内面は 2Z2＝R2＋Ro2 （Roはリング電極1aの最小内半径である）で表わされる
回転双曲面の表面をもっている。Reference numeral 1 denotes an ion trapping electrode as an ion trapping mechanism, which is composed of a ring electrode 1a and end cap electrodes 1b and 1c provided at both openings of the ring electrode 1a. Assuming that the direction from the center of one end cap electrode 1c to the center of the other end cap electrode 1b is the Z-axis direction, the center of the ring electrode 1a is 0, and the radial direction of the ring electrode 1a is the R direction, this ion trapping The inner surface of the electrode 1 has a surface of a rotating hyperboloid represented by 2Z 2 = R 2 + Ro 2 (Ro is the minimum inner radius of the ring electrode 1a).
リング電極1aには電子線を入射させるための電子線入射
口1dがあげられ、エンドキャップ電極1cにはＺ軸上にイ
オン射出孔1eがあけられている。The ring electrode 1a has an electron beam entrance 1d for making an electron beam enter, and the end cap electrode 1c has an ion injection hole 1e on the Z axis.
Ｚ軸に沿って磁界Ｂが印加され、リング電極1aとエンド
キャップ電極1b,1cとの間には直流電圧Voが印加され
る。イオン捕捉電極１内の電場は Ez＝4VoZ/Ro2で表わ
される。A magnetic field B is applied along the Z axis, and a DC voltage Vo is applied between the ring electrode 1a and the end cap electrodes 1b and 1c. The electric field in the ion trapping electrode 1 is represented by Ez = 4VoZ / Ro 2 .
２はイオン化制御装置、３は熱電子放出用フィラメン
ト、４は電子ゲートであり、フィラメント３からの電子
は電子線となって、電子線入射口1dからイオン捕捉電極
１内へ入射する。試料はリング電極1aとエンドキャップ
電極1cの間隙からイオン捕捉電極１内へ導入される。2 is an ionization control device, 3 is a thermionic emission filament, 4 is an electron gate, and the electrons from the filament 3 become an electron beam and enter the ion trapping electrode 1 through the electron beam entrance 1d. The sample is introduced into the ion trapping electrode 1 through the gap between the ring electrode 1a and the end cap electrode 1c.
５はエンドキャップ電極1cのイオン射出孔1eに対向して
設けられたエレクトロンマルチプライヤ、６はエレクト
ロンマルチプライヤ５に高電圧を供給する高電圧供給器
である。Reference numeral 5 is an electron multiplier provided so as to face the ion emission hole 1e of the end cap electrode 1c, and reference numeral 6 is a high voltage supply device for supplying a high voltage to the electron multiplier 5.
エンドギャップ電極1bと1cの間には周期的電界を発生さ
せるための電界発生装置としてのサイン波発生器７が設
けられている。８はサイン波発生器７から発生するサイ
ン波の周波数を計数する手段としてのデジタルカウン
タ、９はカウンタ８の計数値からイオンの質量数を算出
するコンピュータである。A sine wave generator 7 as an electric field generator for generating a periodic electric field is provided between the end gap electrodes 1b and 1c. Reference numeral 8 is a digital counter as means for counting the frequency of the sine wave generated from the sine wave generator 7, and 9 is a computer for calculating the mass number of ions from the count value of the counter 8.
次に本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.
フィラメント３からの熱電子により生成されたイオンは
磁界Ｂと電源Voによる電界で電極１内に捕捉され、周波
数ω＝（4 e Vo/mRo2）1/2で振動する。ここでｅは電子
の電荷、ｍはイオンの質量である。その後サイン波発生
器７で発生された電圧をエンドキャップ電極1b,1cの間
に印加すると、その周波数ωに対応した質量数をもつイ
オンが共振し、エンドキャップ電極1cに設けられたイオ
ン射出孔1eから放出される。そのイオンはエレクトロン
マルチプライヤ５で検出され、イオン信号が出力され
る。以上のようにしてエンドキャップ電極1b,1c間に印
加される周期的な電圧の周波数をパラメータとしてイオ
ンの質量数を識別することができる。Ions generated by thermoelectrons from the filament 3 are trapped in the electrode 1 by the electric field generated by the magnetic field B and the power source Vo, and vibrate at the frequency ω = (4 e Vo / mRo 2 ) 1/2 . Here, e is the charge of the electron and m is the mass of the ion. After that, when the voltage generated by the sine wave generator 7 is applied between the end cap electrodes 1b and 1c, the ions having the mass number corresponding to the frequency ω resonate, and the ion injection hole provided in the end cap electrode 1c. Emitted from 1e. The ions are detected by the electron multiplier 5 and an ion signal is output. As described above, the mass number of ions can be identified using the frequency of the periodic voltage applied between the end cap electrodes 1b and 1c as a parameter.
サイン波発生器７で発生される電圧の周波数はデジタル
カウンタ８によって直接デジタル値で検出され、デジタ
ル制御を行なうことができる。イオン信号検出系にパル
スカウント法を用いれば、分析検出系すべてでデジタル
処理を行なうことができる。The frequency of the voltage generated by the sine wave generator 7 is directly detected by the digital counter 8 as a digital value and can be digitally controlled. If the pulse counting method is used in the ion signal detection system, digital processing can be performed in all analysis and detection systems.
なお、この実施例における磁界ＢはイオンをＲ軸方向に
発散させないためであり、長期的な安定性は必要ではな
い。The magnetic field B in this embodiment does not cause ions to diverge in the R-axis direction, and long-term stability is not necessary.
また、Voは質量数に対応するが、イオンの初期エネルギ
ーに対し十分大きな値で一定であればよい。Voが小さけ
れば初期エネルギーの大きいイオンが発散してしまい、
捕捉イオン量が減少することになる。このことは磁界Ｂ
に関しても同様である。Although Vo corresponds to the mass number, it may be constant at a sufficiently large value with respect to the initial energy of the ion. If Vo is small, ions with large initial energy will diverge,
The amount of trapped ions will decrease. This is the magnetic field B
Is also the same.
サイン波発生器７で発生される電圧の振幅V1は、イオン
を共振させて電極外に発散させるに十分な電圧が必要で
あるが、真空度が高ければイオンの振動の減衰も減り、
低電圧で十分である。The amplitude V 1 of the voltage generated by the sine wave generator 7 needs a voltage sufficient to cause the ions to resonate and diffuse outside the electrode, but if the degree of vacuum is high, the attenuation of the vibration of the ions also decreases,
Low voltage is sufficient.
磁界と電界の両方のイオン捕捉場の代りに高周波電圧に
よる三次元四重極イオントラップを用いても捕捉される
イオンは固有振動数を持ち、同様の質量分析を行なうこ
とができる。Even if a three-dimensional quadrupole ion trap with a high-frequency voltage is used instead of the ion trapping fields of both the magnetic field and the electric field, the trapped ions have a natural frequency, and the same mass analysis can be performed.
質量数に関して選択的にイオンを放出することができる
のを逆に利用して、任意の質量数のイオンを複数種類捕
捉することができる。By utilizing the fact that ions can be selectively ejected with respect to the mass number, a plurality of types of ions with an arbitrary mass number can be trapped.
（発明の効果） 本発明は質量分析計では、イオン捕捉機構の一方向に周
期的変化をする電界を印加し、その周期的電界の周期に
一致した固有振動数をもつ質量数のイオンを捕捉場から
放出させて検出するとともに、その周期的電界の周波数
の関数としてインオンの質量数を識別するようにしたの
で、質量数をデジタル値で直接検出することができる。
その結果次のような効果を達成することができる。(Advantages of the Invention) In the mass spectrometer of the present invention, an electric field that periodically changes in one direction is applied to the ion trapping mechanism, and ions of a mass number having a natural frequency matching the period of the periodic electric field are trapped. Since the mass number of inons is identified as a function of the frequency of the periodic electric field emitted from the field, the mass number can be directly detected as a digital value.
As a result, the following effects can be achieved.
（１）コンピュータとの接続を容易に、理想的に行なう
ことができる。(1) Connection with a computer can be easily and ideally performed.
（２）ノイズに対して強い。(2) Strong against noise.
（３）安定度が高い。(3) High stability.
図は一実施例を示す概略断面図である。 １……イオン捕捉電極、 1e……イオン射出孔、 ５……エレクトロンマルチプライヤ、 ７……サイン発生器、 ８……デジタルカウンタ。 FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment. 1 ... Ion trapping electrode, 1e ... Ion injection hole, 5 ... Electron multiplier, 7 ... Sign generator, 8 ... Digital counter.
Claims (1)
は高周波電圧によってイオン捕捉場を形成してイオンを
捕捉するイオン捕捉機構と、 前記イオン捕捉機構のイオン捕捉場にイオン捕捉場用の
磁界、電界又は高周波電圧とは別に、検出しようとする
質量数のイオンの固有振動数に対応する周期の電界を印
加する共振用電界発生装置と、 前記イオン捕捉機構で前記共振用電界発生装置による電
界印加方向の軸上に設けられたイオン射出孔と、 前記イオン射出孔から前記共振用電界発生装置の周期的
電界により放出されるイオンを検出する検出器と、 前記共振用電界発生装置の周期的電界の周波数を計数す
る手段と、を設け、その周波数の関数としてイオンの質
量数を識別することを特徴とする質量分析計。1. An ion trapping mechanism for trapping ions by forming an ion trapping field by one or both of a magnetic field and an electric field or a high frequency voltage, and a magnetic field for the ion trapping field in the ion trapping field of the ion trapping mechanism, Separately from the electric field or the high-frequency voltage, an electric field generator for resonance that applies an electric field having a cycle corresponding to the natural frequency of ions of the mass number to be detected, and an electric field applied by the electric field generator for resonance by the ion trapping mechanism. An ion injection hole provided on the axis of the direction, a detector for detecting ions emitted from the ion injection hole by the periodic electric field of the resonance electric field generation device, and a periodic electric field of the resonance electric field generation device A means for counting the frequency of, and identifying the mass number of the ion as a function of the frequency.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60275665A JPH07114120B2 (en) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | Mass spectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60275665A JPH07114120B2 (en) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | Mass spectrometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62168334A JPS62168334A (en) | 1987-07-24 |
| JPH07114120B2 true JPH07114120B2 (en) | 1995-12-06 |
Family
ID=17558641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60275665A Expired - Lifetime JPH07114120B2 (en) | 1985-12-06 | 1985-12-06 | Mass spectrometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07114120B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2516986B2 (en) * | 1987-07-06 | 1996-07-24 | 株式会社豊田自動織機製作所 | Vehicle air conditioning refrigeration circuit |
| JP5333072B2 (en) * | 2009-09-03 | 2013-11-06 | 株式会社島津製作所 | Ion trap device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4540884A (en) * | 1982-12-29 | 1985-09-10 | Finnigan Corporation | Method of mass analyzing a sample by use of a quadrupole ion trap |
-
1985
- 1985-12-06 JP JP60275665A patent/JPH07114120B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62168334A (en) | 1987-07-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |