JPH0785835A - 質量分析方法および装置 - Google Patents

質量分析方法および装置

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JPH0785835A
JPH0785835A JP23215693A JP23215693A JPH0785835A JP H0785835 A JPH0785835 A JP H0785835A JP 23215693 A JP23215693 A JP 23215693A JP 23215693 A JP23215693 A JP 23215693A JP H0785835 A JPH0785835 A JP H0785835A
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JP
Japan
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sample substance
mass
carrier gas
ion
ions
Prior art date
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Pending
Application number
JP23215693A
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English (en)
Inventor
Kazuhiko Shimada
和彦 島田
Isao Kawada
勲 川田
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Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置構成の複雑化、大型化を招くことなく、
高精度の質量分析を行うことが可能な質量分析技術を提
供する。 【構成】 イオン源10と、差動排気部20と、検出部
30と、差動排気部20における第1スリット11と第
2スリット21との間にドリフト電圧を印加するドリフ
ト電源50と、検出部30における測定結果に基づいて
ドリフト電源50を制御することにより、キャリアガス
と同一の質量と電荷の比をもつ試料物質を原子レベルに
解離させる最適なドリフト電圧を設定する制御計算機4
2とからなる質量分析装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、質量分析技術に関し、
特に、極微量の物質の高精度な定量測定等に適用して有
効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】質量分析技術の一つとして、大気圧イオ
ン化質量分析計(APIMS)が知られている。すなわ
ち、イオン源に導入された試料を電子衝撃法等でイオン
化した後、四重極形マスフィルタに送り込み、電場の状
況下でのイオンの走行軌跡が、質量と電荷の比に依存し
て一義的に決定されることを利用して、電子増倍管等に
特定の試料物質イオンを選択的に捕捉して検出するもの
である。
【0003】ところで、前述のような従来の質量分析技
術では、イオン化された試料物質を分析部に導く際に印
加されるドリフト電圧は、キャリアガスイオンおよびキ
ャリアガスクラスタイオンの検出レベルが均一になる程
度に一定に制御している。
【0004】一方、原理上、キャリアガスイオンと目的
の試料物質イオンとの質量と電荷の比が等しい場合には
両者を弁別することはできないため、従来では、マスフ
ィルタを多段に配置することで、この問題を回避してい
た。
【0005】なお、質量分析技術については、たとえ
ば、社団法人、日本分析機器工業会、平成4年10月1
日発行、「分析機器の手引き(第4版)」P67、等の
文献に記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなマスフィ
ルタを多段に配置する構成では、装置が複雑化、大型化
するばかりでなく、目的の試料物質イオンの損失量も大
きくなる、という問題があった。
【0007】本発明の目的は、装置構成の複雑化、大型
化を招くことなく、高精度の質量分析を行うことが可能
な質量分析技術を提供することにある。
【0008】本発明の他の目的は、分析操作の省力化を
実現することが可能な質量分析技術を提供することにあ
る。
【0009】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0010】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【0011】請求項1記載の発明は、キャリアガス中の
試料物質をイオン化した後、質量分析部に導き、質量と
電荷の比に基づいて試料物質イオン(クラスタイオンを
含む)を弁別して定量する分析方法において、質量分析
部の前段においてキャリアガスイオンおよび試料物質イ
オンに印加されるドリフト電圧を制御し、試料物質イオ
ンおよびキャリアガスイオンの少なくとも一方を衝突解
離させ、キャリアガスイオンおよび試料物質イオンの各
々における質量と電荷の比が異なる状態にして分析操作
を行うものである。
【0012】請求項2記載の発明は、キャリアガス中の
試料物質をイオン化するイオン源と、質量分析手段を備
えた検出部と、イオン源から検出部にキャリアガスイオ
ンおよび試料物質イオンを導く差動排気部とを備えた分
析装置において、差動排気部を通過する試料物質イオン
に印加されるドリフト電圧を任意の値に制御するドリフ
ト電圧制御部と、このドリフト電圧制御部および検出部
を制御する主制御部とを設け、主制御部は、種々のドリ
フト電圧において検出部で得られた目的の試料物質イオ
ンの検出レベルを記録し、試料物質イオンとキャリアガ
スイオンの各々における質量と電荷の比が異なる特定の
ドリフト電圧の値を自動的に算出および設定する動作を
行うようにしたものである。
【0013】請求項3記載の発明は、請求項2記載の質
量分析装置において、主制御部は、特定のドリフト電圧
の値に設定した状態で検量線の作成を自動的に行うよう
にしたものである。
【0014】請求項4記載の発明は、請求項2または3
記載の質量分析装置において、質量分析手段は四重極形
マスフィルタからなり、イオン源は大気圧下で試料物質
のイオン化を行うようにしたものである。
【0015】
【作用】上記した本発明の質量分析方法によれば、イオ
ン源において生成されるキャリアガスイオンと目的の試
料物質イオンとにおける質量と電荷の比が等しい場合で
も、当該試料物質イオンがキャリアガスイオンとは異な
る質量と電荷の比を有する開裂状態となるようにドリフ
ト電圧を設定するので、マスフィルタを多段にする等の
複雑な構造を用いることなく、的確に目的の試料物質の
測定を行うことができる。
【0016】また、本発明の質量分析装置によれば、主
制御部は、ドリフト電圧を種々変化させた時に検出され
る目的の試料物質イオンの強度を記録し、試料物質イオ
ンとキャリアガスイオンの各々における質量と電荷の比
が異なる特定の前記ドリフト電圧の値を自動的に見いだ
して設定する動作を行うので、たとえば、目的の試料物
質とキャリアガスの組み合わせに応じた最適のドリフト
電圧を自動的に得られるので、操作者による分析操作の
介入頻度が減少し、分析操作における省力化を実現でき
る。
【0017】
【実施例】本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。
【0018】図1は、本発明の一実施例である質量分析
方法が実施される質量分析装置の構成の一例を示す概念
図であり、図2および図3は、その作用の一例を示す線
図、また図4および図5は、その作用の一例を示すフロ
ーチャートである。
【0019】図1に例示されるように、本実施例の質量
分析装置は、イオン源10,差動排気部20,検出部3
0を同軸に接続した構成となっている。
【0020】イオン源10は、第1スリット11の開口
部11aに対向して配置された針電極12と、この針電
極12の周囲に、目的の試料物質ガスgを含むキャリア
ガスを給排する試料導入管13等を備えており、針電極
12と第1スリット11との間のコロナ放電によってキ
ャリアガスおよび試料物質ガスの大気圧下でのイオン化
が行われる。
【0021】差動排気部20は、後段の検出部30との
間に設けられた第2スリット21の開口部21aと同軸
に配置されたイオンレンズ22と、図示しない真空ポン
プ等に接続される排気管23とを備えている。第2スリ
ット21とイオンレンズ22との間には、たとえば、5
Pa程度の真空度の下で、当該イオンレンズ22の側が
正電位となるように、図示しない直流電源から直流電圧
が印加されている。
【0022】検出部30は、たとえば、第2スリット2
1の開口部21aに同軸に配置された四重極形マスフィ
ルタ31、この四重極形マスフィルタ31の後段に配置
された第3スリット32、第3スリット32の開口部3
2aの出口に配置されたディフレクタ33、当該ディフ
レクタ33の一方の側面に配置された反射板34、反射
板34とディフレクタ33との間隙に開口部を向けて配
置された電子増倍管35等で構成されている。また、検
出部30の内部空間は、図示しない真空ポンプ等に接続
された排気管36によって、たとえば、4×10-4Pa
程度の真空度に排気される。
【0023】ディフレクタ33には、図示しない電源か
ら、当該ディフレクタ33が正電位となるように直流電
圧が印加されている。四重極形マスフィルタ31から第
3スリット32を介して到来する粒子群のうち、正電荷
をもつイオンはディフレクタ33から反発力をうけて反
射板34の側に導かれ、電荷を持たない中性粒子は、そ
のまま直進してディフレクタ33に衝突し、電子増倍管
35に到達することがなく、これにより、中性粒子等が
電子増倍管35に到達してノイズの原因となることが回
避される。
【0024】電子増倍管35には、増幅器41を介して
制御計算機42およびプリンタ,プロッタ等のデータ出
力装置43が接続されている。制御計算機42は、増幅
器41を介して得られる測定データの処理を行い、必要
に応じて測定結果をデータ出力装置43に出力するとと
もに、装置全体の制御動作も行う。
【0025】この場合、差動排気部20の両端に位置す
る第1スリット11と、第2スリット21との間には、
直流電源51および電圧可変機構52からなるドリフト
電源50が接続されており、電圧可変機構52は、制御
計算機42からの指令によって、当該第1スリット11
と、第2スリット21との間に印加されるドリフト電圧
を所望の値に設定する構成となっている。
【0026】また、制御計算機42は、電圧可変機構5
2によって設定される種々のドリフト電圧下において検
出部30から得られる測定データを監視し、後述のよう
な一連の動作によって、所望の試料物質に応じた最適の
ドリフト電圧を自動的に決定する制御論理を備えてい
る。
【0027】以下、本実施例の質量分析方法および装置
の作用の一例を説明する。
【0028】なお、以下の説明では、キャリアガスおよ
び試料物質の組み合わせの一例として、窒素ガス
(N2 )および一酸化炭素ガス(CO)の場合について
説明する。
【0029】まず、制御計算機42は、キャリアガスで
あるN2 のイオンN2 + (m/e=28)およびクラス
タイオンN4 + (m/e=56)の検出レベルがほぼ等
しくなるように、ドリフト電圧としてVD0を設定する
(本実施例の場合、VD0≒26V)(ステップ6
1)。
【0030】次に、キャリアガスのイオンと目的の試料
物質のイオンにおけるm/eが同じか否かを判定する
(ステップ62)。本実施例の場合、試料物質のイオン
CO+のm/e=28であり、N2 + のm/eと等しい
ので、そのままでは、COの分離定量ができない。
【0031】そこで、本実施例の場合は、ドリフト電圧
を大きくして試料物質の衝突解離を促進し、CO分子を
原子レベルのCとOに解離させて分析できるように、最
適なドリフト電圧を以下のようにして求める。
【0032】まず、ドリフト電圧を前記VD0の値から
徐々に上昇させつつ、試料物質であるCOを構成する炭
素イオンC+ (m/e=12)の検出レベルをサンプリ
ングして記録する(ステップ63)。この時の記録結果
の一例が図2である。同図に例示されるように、従来の
ドリフト電圧である26Vのままでは、m/eが28と
56(キャリアガスN2 のクラスタイオンN4 + )のも
のしか検出されず、m/eが28で等しいN2 + とCO
+ は弁別できないが、ドリフト電圧の上昇によって、N
2 が解離して生じたN+ (m/e=14)およびCOが
解離して生じたC+ が検出され、このC+ の量からCO
を定量にできることが知られる。
【0033】次に、目的の試料物質CO(C)の検出レ
ベルが最大または飽和となるドリフト電圧を前記記録結
果から求める(ステップ64)。本実施例の場合には、
図2からドリフト電圧がほぼ80V以上の領域で、C+
の検出レベルが飽和しているので、この値約80Vが、
2 中のCOの検出に最適のドリフト電圧であることが
知られる。
【0034】そして、実際の分析時のドリフト電圧VD
Xとして80Vを設定する(ステップ65)。
【0035】次に、上述のようにして得られたドリフト
電圧VDXにより、CO濃度が既知のN2 ガスと、高純
度のN2 ガスを、マスフローコントローラ等によって精
密に所望の比率で混合した標準ガスを試料導入管13に
流して、実際の分析操作に供される検量線を作成する。
【0036】まず、検量線の濃度範囲を設定する。本実
施例の場合、0ppb〜500ppbの範囲とする(ス
テップ71)。
【0037】次に、ドリフト電圧VDXの下で、下限濃
度値である0ppbから測定を開始し(ステップ7
2)、取得されたC+ イオンの検出データで検量線の演
算を行う(ステップ73)。この演算では例えば最小二
乗法等を用いることができる。
【0038】この操作を、逐次COの濃度を増加させつ
つ、濃度上限の500ppbまで繰り返す(ステップ7
4,ステップ75)。
【0039】最後に、得られたC+ の検量線のデータを
出力する(ステップ76)。
【0040】そして、未知の濃度のCOを含むN2 の分
析を行う場合には、ドリフト電圧DVXを80Vに設定
し、COが衝突解離して発生したC+ を前述のC+ (m
/e=12)の検量線を用いて定量することにより、目
的のCOを精密に定量できる。
【0041】このように、本実施例の質量分析方法およ
び装置によれば、キャリアガスと試料物質、あるいは試
料物質同士で質量と電荷の比が等しい場合でも、目的の
試料物質が衝突解離する範囲に自動的にドリフト電圧を
設定して分析を行うので、たとえば、従来のようにマス
フィルタを多段にするなど、装置構成の複雑化、大型化
を招くことなく、また、目的の試料物質のイオンの損失
を大きくすることなく、簡単な構成で、精密な分析を行
うことができる。
【0042】また、最適なドリフト電圧が自動的に決定
されるので、分析操作における省力化を実現できる。
【0043】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。
【0044】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0045】すなわち、本発明の質量分析方法によれ
ば、装置構成の複雑化、大型化を招くことなく、高精度
の質量分析を行うことができる、という効果が得られ
る。また、分析操作の省力化を実現することができる、
という効果が得られる。
【0046】また、本発明の質量分析装置によれば、装
置構成の複雑化、大型化を招くことなく、高精度の質量
分析を行うことができる、という効果が得られる。ま
た、分析操作の省力化を実現することができる、という
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である質量分析方法が実施さ
れる質量分析装置の構成の一例を示す概念図である。
【図2】その作用の一例を示す線図である。
【図3】その作用の一例を示す線図である。
【図4】その作用の一例を示すフローチャートである。
【図5】その作用の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 イオン源 11 第1スリット 11a 開口部 12 針電極 13 試料導入管 20 差動排気部 21 第2スリット 21a 開口部 22 イオンレンズ 23 排気管 30 検出部 31 四重極形マスフィルタ 32 第3スリット 32a 開口部 33 ディフレクタ 34 反射板 35 電子増倍管 36 排気管 41 増幅器 42 制御計算機 43 データ出力装置 50 ドリフト電源 51 直流電源 52 電圧可変機構

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャリアガス中の試料物質をイオン化し
    た後、質量分析部に導き、質量と電荷の比に基づいて試
    料物質イオンを弁別して定量する分析方法であって、前
    記質量分析部の前段において前記キャリアガスイオンお
    よび前記試料物質イオンに印加されるドリフト電圧を制
    御し、前記試料物質イオンおよび前記キャリアガスイオ
    ンの少なくとも一方を衝突解離させ、前記キャリアガス
    イオンおよび前記試料物質イオンの各々における質量と
    電荷の比が異なる状態にして分析操作を行うことを特徴
    とする質量分析方法。
  2. 【請求項2】 キャリアガス中の試料物質をイオン化す
    るイオン源と、質量分析手段を備えた検出部と、前記イ
    オン源から前記検出部に前記キャリアガスイオンおよび
    前記試料物質イオンを導く差動排気部とを備えた分析装
    置であって、前記差動排気部を通過する前記試料物質イ
    オンに印加されるドリフト電圧を任意の値に制御するド
    リフト電圧制御部と、このドリフト電圧制御部および前
    記検出部を制御する主制御部とを設け、前記主制御部
    は、種々の前記ドリフト電圧において前記検出部で得ら
    れた目的の試料物質イオンの検出レベルを記録し、前記
    試料物質イオンと前記キャリアガスイオンの各々におけ
    る質量と電荷の比が異なる特定の前記ドリフト電圧の値
    を自動的に算出および設定する動作を行うことを特徴と
    する質量分析装置。
  3. 【請求項3】 前記主制御部は、特定の前記ドリフト電
    圧の値に設定した状態で検量線の作成を自動的に行うこ
    とを特徴とする請求項2記載の質量分析装置。
  4. 【請求項4】 前記質量分析手段は四重極形マスフィル
    タからなり、前記イオン源は大気圧下で前記試料物質の
    イオン化を行うことを特徴とする請求項2または3記載
    の質量分析装置。
JP23215693A 1993-09-20 1993-09-20 質量分析方法および装置 Pending JPH0785835A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1086974C (zh) * 1996-09-24 2002-07-03 松下电器产业株式会社 控制电阻焊机焊接条件的方法及装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1086974C (zh) * 1996-09-24 2002-07-03 松下电器产业株式会社 控制电阻焊机焊接条件的方法及装置

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