JPH07142025A - イオン質量分析装置 - Google Patents
イオン質量分析装置Info
- Publication number
- JPH07142025A JPH07142025A JP29030893A JP29030893A JPH07142025A JP H07142025 A JPH07142025 A JP H07142025A JP 29030893 A JP29030893 A JP 29030893A JP 29030893 A JP29030893 A JP 29030893A JP H07142025 A JPH07142025 A JP H07142025A
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- Japan
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- ion
- exhaust chamber
- differential exhaust
- cone
- pressure
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- Pending
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 イオン質量分析計において、常に安定した高
い検出感度が確保できるようにする。 【構成】 サンプリングコーン１０とスキマコーン１２
との間の差動排気室１４内の圧力を調整する圧力調整手
段１８を設け、衝撃波の発生箇所p1が常にスキマコーン
１２の前縁部分に位置するようにした。
い検出感度が確保できるようにする。 【構成】 サンプリングコーン１０とスキマコーン１２
との間の差動排気室１４内の圧力を調整する圧力調整手
段１８を設け、衝撃波の発生箇所p1が常にスキマコーン
１２の前縁部分に位置するようにした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料をプラズマやグロ
ー放電によりイオン化して質量分析を行うイオン質量分
析装置に関する。
ー放電によりイオン化して質量分析を行うイオン質量分
析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種のイオン質量分析装置と
して代表的なものに、誘導結合プラズマ質量分析装置
（ＩＣＰ／ＭＳ）がある。
して代表的なものに、誘導結合プラズマ質量分析装置
（ＩＣＰ／ＭＳ）がある。
【０００３】このＩＣＰ／ＭＳでは、プラズマトーチの
誘導コイルに高周波電流を流して試料をプラズマ化し、
これにより生成されたイオンをサンプリング用のインタ
ーフェイス部に導入する。そして、このインターフェイ
ス部を通過したイオンを静電レンズ等を有するイオン収
束部に導いてイオンを質量分析計に向けて収束した後、
質量分析計で質量分離を行って特定のイオンをエレクト
ロンマルチプライヤ等のイオン検出器で検出する。
誘導コイルに高周波電流を流して試料をプラズマ化し、
これにより生成されたイオンをサンプリング用のインタ
ーフェイス部に導入する。そして、このインターフェイ
ス部を通過したイオンを静電レンズ等を有するイオン収
束部に導いてイオンを質量分析計に向けて収束した後、
質量分析計で質量分離を行って特定のイオンをエレクト
ロンマルチプライヤ等のイオン検出器で検出する。
【０００４】ところで、このようなＩＣＰ／ＭＳを構成
する上記のインターフェイス部は、イオン通過方向に沿
って前後にサンプリングコーンとスキマコーンが配置さ
れるとともに、両者間に差動排気室が形成されており、
この差動排気室内がロータリポンプ等で差動排気されて
いる。
する上記のインターフェイス部は、イオン通過方向に沿
って前後にサンプリングコーンとスキマコーンが配置さ
れるとともに、両者間に差動排気室が形成されており、
この差動排気室内がロータリポンプ等で差動排気されて
いる。
【０００５】この場合、サンプリングコーンの小孔から
差動排気室内に導入されるイオンガスは、超音速膨張後
に残留ガスとの相互作用で衝撃波を生じる。このため、
差動排気室内におけるイオン通過軸方向に沿った気圧、
音速、およびマッハ数(＝イオンの平均速度／音速)は、
図２に示すようにそれぞれ変化することになる。すなわ
ち、気圧は、同図(a)のように、サンプリングコーンの
小孔位置p0から次第に低下するが、衝撃波の発生箇所p1
で一時的に上昇した後、再び低下する。これに伴い、音
速も気圧と同様に同図(b)のように変化する。このた
め、マッハ数は、同図(c)に示すように、サンプリング
コーンの小孔位置p0から次第に増加するが、衝撃波の発
生箇所p1で一時的に減少した後、再び増加する。
差動排気室内に導入されるイオンガスは、超音速膨張後
に残留ガスとの相互作用で衝撃波を生じる。このため、
差動排気室内におけるイオン通過軸方向に沿った気圧、
音速、およびマッハ数(＝イオンの平均速度／音速)は、
図２に示すようにそれぞれ変化することになる。すなわ
ち、気圧は、同図(a)のように、サンプリングコーンの
小孔位置p0から次第に低下するが、衝撃波の発生箇所p1
で一時的に上昇した後、再び低下する。これに伴い、音
速も気圧と同様に同図(b)のように変化する。このた
め、マッハ数は、同図(c)に示すように、サンプリング
コーンの小孔位置p0から次第に増加するが、衝撃波の発
生箇所p1で一時的に減少した後、再び増加する。
【０００６】そして、図３に示すように、衝撃波の発生
箇所p1の前縁付近にスキマコーンの先端部を位置させれ
ば、高い検出感度を得ることができる。その理由は、図
２(c)におけるマッハ数の変化状況から分かるように、
衝撃波の発生箇所p1の前縁では、マッハ数が大きくなる
ために、イオンの速度が全体的に揃ってばらつきが小さ
く安定化し、そのため、インターフェイス部の長さを小
さくしてその後段のイオン収束部でイオンを効率良く収
束できるからである。
箇所p1の前縁付近にスキマコーンの先端部を位置させれ
ば、高い検出感度を得ることができる。その理由は、図
２(c)におけるマッハ数の変化状況から分かるように、
衝撃波の発生箇所p1の前縁では、マッハ数が大きくなる
ために、イオンの速度が全体的に揃ってばらつきが小さ
く安定化し、そのため、インターフェイス部の長さを小
さくしてその後段のイオン収束部でイオンを効率良く収
束できるからである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、衝撃波
の発生箇所p1は、インターフェイス部に導入されるまで
の外気圧、イオンを導入するサンプリングコーンの孔
径、サンプリングコーンとスキマコーン間の差動排気室
内の圧力等によって変動する。たとえば、サンプリング
コーンにイオン源からの試料が付着したり、高温のプラ
ズマによってサンプリングコーンが損傷を受けて、その
孔径が変化したりすると、これに伴ってサンプリングコ
ーンの小孔位置p0から衝撃波の発生箇所p1までの距離も
変動する。その結果、スキマコーンの先端部が衝撃波の
発生箇所p1の前縁付近に位置しなくなり(図３ではたと
えばp2の位置に変わる)、検出感度の低下をもたらす。
の発生箇所p1は、インターフェイス部に導入されるまで
の外気圧、イオンを導入するサンプリングコーンの孔
径、サンプリングコーンとスキマコーン間の差動排気室
内の圧力等によって変動する。たとえば、サンプリング
コーンにイオン源からの試料が付着したり、高温のプラ
ズマによってサンプリングコーンが損傷を受けて、その
孔径が変化したりすると、これに伴ってサンプリングコ
ーンの小孔位置p0から衝撃波の発生箇所p1までの距離も
変動する。その結果、スキマコーンの先端部が衝撃波の
発生箇所p1の前縁付近に位置しなくなり(図３ではたと
えばp2の位置に変わる)、検出感度の低下をもたらす。
【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、インターフェイス部にイオンが導入される
までの外気圧が変動したり、インターフェイス部のサン
プリングコーンの孔径が変化したような場合でも、常に
スキマコーンの前縁にイオンガスの衝撃波の発生箇所が
位置するように調整できるようにして、高い検出感度を
安定して保持できるようにすることを課題とする。
れたもので、インターフェイス部にイオンが導入される
までの外気圧が変動したり、インターフェイス部のサン
プリングコーンの孔径が変化したような場合でも、常に
スキマコーンの前縁にイオンガスの衝撃波の発生箇所が
位置するように調整できるようにして、高い検出感度を
安定して保持できるようにすることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】インターフェイス部の差
動排気室内における衝撃波の発生箇所p1は、インターフ
ェイス部に導入されるまでの外気圧や、サンプリングコ
ーンの孔径の変化のみならず、差動排気室内の圧力によ
っても変化する。したがって、差動排気室内の圧力を調
整することで、衝撃波の発生箇所を任意に変化させるこ
とが可能である。
動排気室内における衝撃波の発生箇所p1は、インターフ
ェイス部に導入されるまでの外気圧や、サンプリングコ
ーンの孔径の変化のみならず、差動排気室内の圧力によ
っても変化する。したがって、差動排気室内の圧力を調
整することで、衝撃波の発生箇所を任意に変化させるこ
とが可能である。
【００１０】本発明は、かかる点に着目したもので、上
述した課題を解決するために、イオン源で発生されるイ
オンを導入するインターフェイス部と、このインターフ
ェイス部を通過したイオンを収束して質量分析計に導く
イオン収束部とを備え、前記インターフェイス部は、イ
オン通過方向に沿って前後に配置されたサンプリングコ
ーンとスキマコーンとによって、両者間に差動排気室が
形成されてなるイオン質量分析装置において、サンプリ
ングコーンとスキマコーンとの間の差動排気室内の圧力
を調整する圧力調整手段を設けたものである。
述した課題を解決するために、イオン源で発生されるイ
オンを導入するインターフェイス部と、このインターフ
ェイス部を通過したイオンを収束して質量分析計に導く
イオン収束部とを備え、前記インターフェイス部は、イ
オン通過方向に沿って前後に配置されたサンプリングコ
ーンとスキマコーンとによって、両者間に差動排気室が
形成されてなるイオン質量分析装置において、サンプリ
ングコーンとスキマコーンとの間の差動排気室内の圧力
を調整する圧力調整手段を設けたものである。
【００１１】
【作用】上記構成において、インターフェイス部にイオ
ンが導入されるまでの外気圧が変動したり、インターフ
ェイス部のサンプリングコーンの孔径が変化したような
場合には、圧力調整手段によってサンプリングコーンと
スキマコーンとの間の差動排気室内の圧力を調整すれ
ば、スキマコーンの前縁にイオンガスの衝撃波の発生箇
所を位置させることができる。
ンが導入されるまでの外気圧が変動したり、インターフ
ェイス部のサンプリングコーンの孔径が変化したような
場合には、圧力調整手段によってサンプリングコーンと
スキマコーンとの間の差動排気室内の圧力を調整すれ
ば、スキマコーンの前縁にイオンガスの衝撃波の発生箇
所を位置させることができる。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明をＩＣＰ／ＭＳに適用した場
合の概略構成図である。
合の概略構成図である。
【００１３】同図において、１はイオン源としてのプラ
ズマトーチ、２は誘導コイル、４はプラズマトーチ１か
らのイオンをサンプリングして導入するインターフェイ
ス部、６はインターフェイス部４を通過したイオンを収
束するイオン収束部、８はイオン収束部６で収束された
イオンを質量分離して検出するイオン検出部である。
ズマトーチ、２は誘導コイル、４はプラズマトーチ１か
らのイオンをサンプリングして導入するインターフェイ
ス部、６はインターフェイス部４を通過したイオンを収
束するイオン収束部、８はイオン収束部６で収束された
イオンを質量分離して検出するイオン検出部である。
【００１４】インターフェイス部４は、イオン通過軸Ｏ
の方向に沿って前後に配置されたサンプリングコーン１
０とスキマコーン１２とを備えるとともに、両者１０，
１２間に差動排気室１４が形成されてなる。そして、サ
ンプリングコーン１０とスキマコーン１２には、それぞ
れ小孔１０ａ，１２ａがイオン通過軸Ｏと同軸に形成さ
れている。また、サンプリングコーン１０とスキマコー
ン１２との間の差動排気室１４には、排気管１６を介し
て図示しないロータリポンプが接続され、さらに、その
排気管１６の途中には、差動排気室１４内の圧力を調整
する圧力調整手段１８が設けられている。この圧力調整
手段１８は、本例では、絞り弁２０とその駆動部２２と
からなり、駆動部２２で絞り弁２０の開度を制御するこ
とで排気管１６の流路抵抗を変えて差動排気室１４の圧
力が調整できるようになっている。
の方向に沿って前後に配置されたサンプリングコーン１
０とスキマコーン１２とを備えるとともに、両者１０，
１２間に差動排気室１４が形成されてなる。そして、サ
ンプリングコーン１０とスキマコーン１２には、それぞ
れ小孔１０ａ，１２ａがイオン通過軸Ｏと同軸に形成さ
れている。また、サンプリングコーン１０とスキマコー
ン１２との間の差動排気室１４には、排気管１６を介し
て図示しないロータリポンプが接続され、さらに、その
排気管１６の途中には、差動排気室１４内の圧力を調整
する圧力調整手段１８が設けられている。この圧力調整
手段１８は、本例では、絞り弁２０とその駆動部２２と
からなり、駆動部２２で絞り弁２０の開度を制御するこ
とで排気管１６の流路抵抗を変えて差動排気室１４の圧
力が調整できるようになっている。
【００１５】一方、イオン収束部６は、拡散ポンプ等で
真空排気された差動排気室２４を備え、この差動排気室
２４内には、インターフェイス部４を通過したイオンを
イオン検出部８に向けて引き出すイオン引出電極２６、
このイオン引出電極２６で引き出されたイオンを収束さ
せる３つのレンズ電極２８a，２８b，２８cからなるレ
ンズ系２８とが上記のイオン通過軸Ｏと同軸に設けられ
ている。
真空排気された差動排気室２４を備え、この差動排気室
２４内には、インターフェイス部４を通過したイオンを
イオン検出部８に向けて引き出すイオン引出電極２６、
このイオン引出電極２６で引き出されたイオンを収束さ
せる３つのレンズ電極２８a，２８b，２８cからなるレ
ンズ系２８とが上記のイオン通過軸Ｏと同軸に設けられ
ている。
【００１６】イオン検出部８は、拡散ポンプ等で真空排
気された真空室３０を備え、この真空室３０内に四重極
型の質量分析計３２および質量分離された特定のイオン
を検出するエレクトロンマルチプライヤ等のイオン検出
器３４が配置されている。
気された真空室３０を備え、この真空室３０内に四重極
型の質量分析計３２および質量分離された特定のイオン
を検出するエレクトロンマルチプライヤ等のイオン検出
器３４が配置されている。
【００１７】上記構成において、プラズマトーチ１の誘
導コイル２に高周波電流を流して試料をプラズマ化し、
これにより発生したイオンが、インターフェイス部４を
構成するサンプリングコーン１０の小孔１０aを通過し
て差動排気室１４に導入され、さらに、スキマコーン１
２の小孔１２aを通過してイオン引出電極２６によって
後方に向けて引き出される。そして、この引き出された
イオンは、複数のレンズ電極９a〜９cで質量分析計３２
の入口に収束された後、この質量分析計３２で質量分離
され、質量分離された特定のイオンがイオン検出器３４
で検出される。
導コイル２に高周波電流を流して試料をプラズマ化し、
これにより発生したイオンが、インターフェイス部４を
構成するサンプリングコーン１０の小孔１０aを通過し
て差動排気室１４に導入され、さらに、スキマコーン１
２の小孔１２aを通過してイオン引出電極２６によって
後方に向けて引き出される。そして、この引き出された
イオンは、複数のレンズ電極９a〜９cで質量分析計３２
の入口に収束された後、この質量分析計３２で質量分離
され、質量分離された特定のイオンがイオン検出器３４
で検出される。
【００１８】ここで、プラズマトーチ１からインターフ
ェイス部４にイオンが導入されるまでの外気圧が変動し
たり、インターフェイス部４のサンプリングコーン１０
の小孔１０aの孔径が変化したような場合には、インタ
ーフェイス部４の差動排気室１４内における衝撃波の発
生箇所p1も変動し、その結果、検出感度が悪くなるの
で、未知試料の分析に際しては、予め、標準試料等を用
いて駆動部２２で絞り弁２０の開度を変えて差動排気室
１４の圧力を調整しながらイオン検出器３４の検出出力
に基づいて、その検出感度が最大になるように設定す
る。
ェイス部４にイオンが導入されるまでの外気圧が変動し
たり、インターフェイス部４のサンプリングコーン１０
の小孔１０aの孔径が変化したような場合には、インタ
ーフェイス部４の差動排気室１４内における衝撃波の発
生箇所p1も変動し、その結果、検出感度が悪くなるの
で、未知試料の分析に際しては、予め、標準試料等を用
いて駆動部２２で絞り弁２０の開度を変えて差動排気室
１４の圧力を調整しながらイオン検出器３４の検出出力
に基づいて、その検出感度が最大になるように設定す
る。
【００１９】これにより、装置の経時変化に応じて各状
態での最高感度が得られるように調整することが可能と
なる。
態での最高感度が得られるように調整することが可能と
なる。
【００２０】なお、本例では圧力調整手段１８として、
絞り弁２０とその駆動部２２とで構成したが、排気ポン
プの排気速度を可変することで、圧力調整手段とするこ
とも可能である。また、本例ではＩＣＰ／ＭＳについて
説明したが、これに限定されるものではなく、試料をグ
ロー放電よってイオン化して質量分析を行うものにも適
用可能である。さらに、イオン検出器３４の検出結果を
フィードバックして、駆動部２２を制御することで、調
整を自動化することも可能である。
絞り弁２０とその駆動部２２とで構成したが、排気ポン
プの排気速度を可変することで、圧力調整手段とするこ
とも可能である。また、本例ではＩＣＰ／ＭＳについて
説明したが、これに限定されるものではなく、試料をグ
ロー放電よってイオン化して質量分析を行うものにも適
用可能である。さらに、イオン検出器３４の検出結果を
フィードバックして、駆動部２２を制御することで、調
整を自動化することも可能である。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、インターフェイス部に
イオンが導入されるまでの外気圧が変動したり、インタ
ーフェイス部のサンプリングコーンの孔径が変化したよ
うな場合でも、圧力調整手段によってサンプリングコー
ンとスキマコーンとの間の差動排気室内の圧力を調整す
れば、スキマコーンの前縁にイオンガスの衝撃波の発生
箇所を位置させることができる。このため、常に高い検
出感度を安定して保持できるようになり、分析精度の向
上、分析時間の短縮化を図ることができる。
イオンが導入されるまでの外気圧が変動したり、インタ
ーフェイス部のサンプリングコーンの孔径が変化したよ
うな場合でも、圧力調整手段によってサンプリングコー
ンとスキマコーンとの間の差動排気室内の圧力を調整す
れば、スキマコーンの前縁にイオンガスの衝撃波の発生
箇所を位置させることができる。このため、常に高い検
出感度を安定して保持できるようになり、分析精度の向
上、分析時間の短縮化を図ることができる。
【図１】本発明の実施例に係るＩＣＰ／ＭＳの構成を示
す側面断面図である。
す側面断面図である。
【図２】イオン質量分析装置のインターフェイス部の差
動排気室内の気圧、音速、およびマッハ数の変化状況を
示す説明図である。
動排気室内の気圧、音速、およびマッハ数の変化状況を
示す説明図である。
【図３】インターフェイス部内で生じる衝撃波の位置と
検出感度との関係を示す説明図である。
検出感度との関係を示す説明図である。
１…プラズマトーチ、４…インターフェイス部、６…イ
オン収束部、８…イオン検出部、１０…サンプリングコ
ーン、１２…スキマコーン、１４…差動排気室、１８…
圧力調整手段。
オン収束部、８…イオン検出部、１０…サンプリングコ
ーン、１２…スキマコーン、１４…差動排気室、１８…
圧力調整手段。
Claims (1)
- 【請求項１】 イオン源で発生されるイオンを導入する
インターフェイス部と、このインターフェイス部を通過
したイオンを収束して質量分析計に導くイオン収束部と
を備え、前記インターフェイス部は、イオン通過方向に
沿って前後に配置されたサンプリングコーンとスキマコ
ーンとによって、両者間に差動排気室が形成されてなる
イオン質量分析装置において、 前記サンプリングコーンとスキマコーンとの間の差動排
気室内の圧力を調整する圧力調整手段を設けたことを特
徴とするイオン質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29030893A JPH07142025A (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | イオン質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29030893A JPH07142025A (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | イオン質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142025A true JPH07142025A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=17754430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29030893A Pending JPH07142025A (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | イオン質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07142025A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3889997A4 (en) * | 2018-11-29 | 2022-04-20 | Shimadzu Corporation | MASS SPECTROMETRY |
-
1993
- 1993-11-19 JP JP29030893A patent/JPH07142025A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3889997A4 (en) * | 2018-11-29 | 2022-04-20 | Shimadzu Corporation | MASS SPECTROMETRY |
| US11721536B2 (en) | 2018-11-29 | 2023-08-08 | Shimadzu Corporation | Mass spectrometer |
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