JPH0821366B2 - 質量分析装置 - Google Patents
質量分析装置Info
- Publication number
- JPH0821366B2 JPH0821366B2 JP63021046A JP2104688A JPH0821366B2 JP H0821366 B2 JPH0821366 B2 JP H0821366B2 JP 63021046 A JP63021046 A JP 63021046A JP 2104688 A JP2104688 A JP 2104688A JP H0821366 B2 JPH0821366 B2 JP H0821366B2
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- quadrupole mass
- mass filter
- quadrupole
- time
- mass
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は四重極質量分析装置に関する。
（ロ）従来の技術 従来、四重極マスフィルターは第２図に示すように４
本の電極棒21,22,23,24で構成されており、対向する一
対の電極棒21,23と他の一対の電極棒22,24の間に電圧 Ｕ＋Vsinωｔ を印加し、これらの電極棒の間に四重極電界を形成し、
この電界に試料の組成を表わすイオン20を通して質量分
離している。ここでｔは時間を表わし、Ｕは印加電圧の
直流成分、Ｖは周波数成分の振幅、ωは周波数成分の角
速度を表わす。
本の電極棒21,22,23,24で構成されており、対向する一
対の電極棒21,23と他の一対の電極棒22,24の間に電圧 Ｕ＋Vsinωｔ を印加し、これらの電極棒の間に四重極電界を形成し、
この電界に試料の組成を表わすイオン20を通して質量分
離している。ここでｔは時間を表わし、Ｕは印加電圧の
直流成分、Ｖは周波数成分の振幅、ωは周波数成分の角
速度を表わす。
四重極電界を通る質量m,電荷ｅのイオンが安定な軌道
を有するか否かはU,V,ωによって定まり、安定な軌道を
有しないイオンは四重極電界から離散するかあるいは電
極棒に吸収される。従って、（イオンは通常１価の場合
が多いから）、これらU,V,ωの一つまたは複数を走査す
ることにより質量スペクトルを採取できる。通常この走
査はωを固定し、ＵとＶの比を一定にしてＶを変化させ
る。
を有するか否かはU,V,ωによって定まり、安定な軌道を
有しないイオンは四重極電界から離散するかあるいは電
極棒に吸収される。従って、（イオンは通常１価の場合
が多いから）、これらU,V,ωの一つまたは複数を走査す
ることにより質量スペクトルを採取できる。通常この走
査はωを固定し、ＵとＶの比を一定にしてＶを変化させ
る。
第３図及び第５図はこのＶの変化（走査）を例示した
ものである。第３図ではＶを時間ｔに対して階段状に変
化させており、１ステップが１つの質量数に対応する。
第５図では直線的に変化させており、質量数ｍは連続的
に走査されている。
ものである。第３図ではＶを時間ｔに対して階段状に変
化させており、１ステップが１つの質量数に対応する。
第５図では直線的に変化させており、質量数ｍは連続的
に走査されている。
（ハ）解決すべき課題 イオンを完全に分離してシャープな質量スペクトルを
得るには、夫々の質量数のイオンを一定時間以上四重極
電界中で飛行させる必要がある。イオンが四重極電界中
で飛行するのに要する時間をδＴとすると、少なくとも
δＴ以上の時間四重極電界は一定（又は近似的に一定）
でなくてはならない。第３図のような階段状の走査では
１ステッ間ＴをδＴより長くする必要があり、第５図の
ような連続的走査の場合では時間δＴ毎のＶの変化δＶ
が十分小さくなるよう、走査の速度を押える必要があ
る。このような理由により走査に長い時間を要するとい
う問題があった。
得るには、夫々の質量数のイオンを一定時間以上四重極
電界中で飛行させる必要がある。イオンが四重極電界中
で飛行するのに要する時間をδＴとすると、少なくとも
δＴ以上の時間四重極電界は一定（又は近似的に一定）
でなくてはならない。第３図のような階段状の走査では
１ステッ間ＴをδＴより長くする必要があり、第５図の
ような連続的走査の場合では時間δＴ毎のＶの変化δＶ
が十分小さくなるよう、走査の速度を押える必要があ
る。このような理由により走査に長い時間を要するとい
う問題があった。
（ニ）課題を解決するための手段 上記の問題を解決するため、本発明においては四重極
マスフィルターを直列に複数段に分割するとともに、前
段の四重極マスフィルターの電界走査より遅らせて後段
の四重極マスフィルターの電界を走査するようにした。
マスフィルターを直列に複数段に分割するとともに、前
段の四重極マスフィルターの電界走査より遅らせて後段
の四重極マスフィルターの電界を走査するようにした。
（ホ）作用 前段の四重極マスフィルターの電界走査と後段の四重
極マスフィルターの電界走査のずれ時間をΔＴとする
と、第３図のような階段状の走査では１ステップの走査
に要する時間は後述のようにΔだけ減少し、質量走査が
Ｎステップの場合では（Ｎ−１）ΔＴだけ走査時間が減
少する。また第５図のような連続的走査の場合では四重
極マスフィルターの分割数をＭとすると走査スピードは
概略Ｍ倍になる。
極マスフィルターの電界走査のずれ時間をΔＴとする
と、第３図のような階段状の走査では１ステップの走査
に要する時間は後述のようにΔだけ減少し、質量走査が
Ｎステップの場合では（Ｎ−１）ΔＴだけ走査時間が減
少する。また第５図のような連続的走査の場合では四重
極マスフィルターの分割数をＭとすると走査スピードは
概略Ｍ倍になる。
（ヘ）実施例 第１図は本発明の一実施例を示す構成図で、１はイオ
ン源、２は前段の四重極マスフィルター、３は後段の四
重極マスフィルター、４はイオン検出器、5,6は夫々四
重極マスフィルター2,3に四重極電界を与えかつこれら
を走査するRF電源（Radio Frequency電源）である。７
はコントローラでCPUを含み、イオン源１、RF電源5,6、
を制御し、イオン検出器４からの出力信号を受けて質量
スペクトルを表示する。四重極マスフィルター2,3は各
々第２図に示す従来のものに比べて1/2の長さで、電気
的に絶縁し、極力密着配置してある。従って四重極マス
フィルター2,3に同じ電界をかけた場合には、これらは
第２図のごとき従来の１個の四重極マスフィルターとし
て作用する。
ン源、２は前段の四重極マスフィルター、３は後段の四
重極マスフィルター、４はイオン検出器、5,6は夫々四
重極マスフィルター2,3に四重極電界を与えかつこれら
を走査するRF電源（Radio Frequency電源）である。７
はコントローラでCPUを含み、イオン源１、RF電源5,6、
を制御し、イオン検出器４からの出力信号を受けて質量
スペクトルを表示する。四重極マスフィルター2,3は各
々第２図に示す従来のものに比べて1/2の長さで、電気
的に絶縁し、極力密着配置してある。従って四重極マス
フィルター2,3に同じ電界をかけた場合には、これらは
第２図のごとき従来の１個の四重極マスフィルターとし
て作用する。
イオン源１は種々可能であるが、本例では電子衝撃形
イオン化箱で、ガスクロマトグラフィー分析装置等に接
続され、イオンを加速する引出し電極を有する。試料の
組成を表わすイオンはこのイオン源１から四重極マスフ
ィルター２の入口の方へ連続的に出射する。
イオン化箱で、ガスクロマトグラフィー分析装置等に接
続され、イオンを加速する引出し電極を有する。試料の
組成を表わすイオンはこのイオン源１から四重極マスフ
ィルター２の入口の方へ連続的に出射する。
第４図及び第６図は本実施例の質量分析装置の質量走
査を表わす。すなわち、四重極マスフィルター2,3の各
々の対向する一対の電極棒と他の一対の電極棒の間に、
電圧 A1＝U1＋V1sinωｔ A2＝U2＋V2sinωｔ を印加し、U1/V1＝U2/V2＝一定としてV1,V2を時間的に
ΔＴだけずらせて走査する。
査を表わす。すなわち、四重極マスフィルター2,3の各
々の対向する一対の電極棒と他の一対の電極棒の間に、
電圧 A1＝U1＋V1sinωｔ A2＝U2＋V2sinωｔ を印加し、U1/V1＝U2/V2＝一定としてV1,V2を時間的に
ΔＴだけずらせて走査する。
第４図はこのV1,V2を階段状に走査する場合を表示し
ている。この走査の一つの質量数ｍに対応する１ステッ
プの前後についてさらに詳しく説明すると、図示するよ
うに時刻ｔ′からｔ′＋ΔＴの間では四重極マスフィル
ター２は質量ｍを選択しているが四重極マスフィルター
３は質量ｍ−１を選択しており、質量ｍ−１を有するイ
オンが検出器４で検出されている。時刻ｔに四重極マス
フィルター２に入射した質量ｍのイオンは時刻ｔ′から
ｔ′＋ΔＴの間四重極マスフィルター２の中を飛行し、
時刻ｔ′＋ΔＴに四重極マスフィルター３の入口に達す
る。時刻ｔ′＋ΔＴから時刻ｔ′＋Ｔまでは四重極マス
フィルター2,3共に質量ｍを選択している。時刻ｔ′に
四重極マスフィルター２に入射し時刻ｔ′＋ΔＴに四重
極マスフィルター３の入口に達した質量ｍのイオンは、
時刻ｔ′＋ΔｔからＴ′＋２ΔＴの間四重極マスフィル
ター３中を飛行し、検出器４で検出される。時刻ｔ′＋
Ｔからｔ′＋Ｔ＋ΔＴの間では、四重極マスフィルター
３は質量ｍを選択しているが四重極マスフィルター２は
質量ｍ＋１を選択しており、時刻ｔ′＋Ｔ以前に四重極
マスフィルター２を飛行した質量ｍを有するイオンが検
出される。本例ではΔＴはイオンが四重極マスフィルタ
ー２を飛行するのに要する時間、即ちδT/2に等しい。
質量スペクトルを採取するには Ｔ＞ΔＴ＝δT/2 である必要がある。第２図のごとき従来の質量分析装置
の質量走査では Ｔ＞δＴ である必要があるが、本実施例の場合、従来に比較して
最大約２倍の速さで質量スペクトルを採取できことにな
る。
ている。この走査の一つの質量数ｍに対応する１ステッ
プの前後についてさらに詳しく説明すると、図示するよ
うに時刻ｔ′からｔ′＋ΔＴの間では四重極マスフィル
ター２は質量ｍを選択しているが四重極マスフィルター
３は質量ｍ−１を選択しており、質量ｍ−１を有するイ
オンが検出器４で検出されている。時刻ｔに四重極マス
フィルター２に入射した質量ｍのイオンは時刻ｔ′から
ｔ′＋ΔＴの間四重極マスフィルター２の中を飛行し、
時刻ｔ′＋ΔＴに四重極マスフィルター３の入口に達す
る。時刻ｔ′＋ΔＴから時刻ｔ′＋Ｔまでは四重極マス
フィルター2,3共に質量ｍを選択している。時刻ｔ′に
四重極マスフィルター２に入射し時刻ｔ′＋ΔＴに四重
極マスフィルター３の入口に達した質量ｍのイオンは、
時刻ｔ′＋ΔｔからＴ′＋２ΔＴの間四重極マスフィル
ター３中を飛行し、検出器４で検出される。時刻ｔ′＋
Ｔからｔ′＋Ｔ＋ΔＴの間では、四重極マスフィルター
３は質量ｍを選択しているが四重極マスフィルター２は
質量ｍ＋１を選択しており、時刻ｔ′＋Ｔ以前に四重極
マスフィルター２を飛行した質量ｍを有するイオンが検
出される。本例ではΔＴはイオンが四重極マスフィルタ
ー２を飛行するのに要する時間、即ちδT/2に等しい。
質量スペクトルを採取するには Ｔ＞ΔＴ＝δT/2 である必要がある。第２図のごとき従来の質量分析装置
の質量走査では Ｔ＞δＴ である必要があるが、本実施例の場合、従来に比較して
最大約２倍の速さで質量スペクトルを採取できことにな
る。
第６図はV1,V2を連続的に走査する場合を表示してい
る。V1とV2は図示するように時間の関数で、時間的にΔ
Ｔ（＝δT/2）だけずらせてある。時刻ｔ′に四重極マ
スフィルター２に入射した質量ｍのイオンは時刻ｔ′か
らｔ′＋ΔＴの間四重極マスフィルター２の中を飛行
し、時刻ｔ′＋ΔＴに四重極マスフィルター３の入口に
達する。
る。V1とV2は図示するように時間の関数で、時間的にΔ
Ｔ（＝δT/2）だけずらせてある。時刻ｔ′に四重極マ
スフィルター２に入射した質量ｍのイオンは時刻ｔ′か
らｔ′＋ΔＴの間四重極マスフィルター２の中を飛行
し、時刻ｔ′＋ΔＴに四重極マスフィルター３の入口に
達する。
この間四重極マスフィルター２の電界を定めるV1はδ
V1だけ変化する。V1の変化率は第５図のＶの変化率の２
倍であるので、δV1はδＶに等しい。時刻ｔ′＋ΔＴに
四重極マスフィルター３の入口に達した質量ｍのイオン
は、時刻ｔ′＋ΔＴからｔ′＋２ΔＴ（即ちｔ′＋δ
Ｔ）の間四重極マスフィルター３の中を飛行し、検出器
４で検出される。この間四重極マスフィルター３の電界
を定めるV2はδV2だけ変化する。V2の変化率は第５図の
Ｖの変化率の２倍であるので、δV2もδＶに等しい。以
上の時刻ｔ′からｔ′＋δＴの間四重極マスフィルター
２及び四重極マスフィルター３の中を飛行したイオンか
ら見た四重極電界の変化（Ｖの変化）は図のようにδＶ
（＝δV1＝δV2）である。即ちV1,V2の変化率はＶの変
化率の２倍であるが、飛行したイオンから見た全体の変
化率は従来と同じであり、結果として分解能を低下させ
ずに走査スピードを概略２倍に向上したことになる。
V1だけ変化する。V1の変化率は第５図のＶの変化率の２
倍であるので、δV1はδＶに等しい。時刻ｔ′＋ΔＴに
四重極マスフィルター３の入口に達した質量ｍのイオン
は、時刻ｔ′＋ΔＴからｔ′＋２ΔＴ（即ちｔ′＋δ
Ｔ）の間四重極マスフィルター３の中を飛行し、検出器
４で検出される。この間四重極マスフィルター３の電界
を定めるV2はδV2だけ変化する。V2の変化率は第５図の
Ｖの変化率の２倍であるので、δV2もδＶに等しい。以
上の時刻ｔ′からｔ′＋δＴの間四重極マスフィルター
２及び四重極マスフィルター３の中を飛行したイオンか
ら見た四重極電界の変化（Ｖの変化）は図のようにδＶ
（＝δV1＝δV2）である。即ちV1,V2の変化率はＶの変
化率の２倍であるが、飛行したイオンから見た全体の変
化率は従来と同じであり、結果として分解能を低下させ
ずに走査スピードを概略２倍に向上したことになる。
以上の実施例では四重極マスフィルターを直列に２段
に分割した場合について説明したが、３段以上の場合も
同様である。
に分割した場合について説明したが、３段以上の場合も
同様である。
（ト）効果 本発明によると四重極質量分析装置の分解能を低下さ
せることなく高速で質量スペクトルを採取でき、特にキ
ャピラリーカラムを用いたガスクロマトグラフと組合わ
せる場合のような高速質量走査を必要とするときに有用
である。
せることなく高速で質量スペクトルを採取でき、特にキ
ャピラリーカラムを用いたガスクロマトグラフと組合わ
せる場合のような高速質量走査を必要とするときに有用
である。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は従来
の四重極マスフィルターを示す図、第３図及び第５図は
第２図の従来の四重極マスフィルターの電界走査を表わ
す図であり、第４図及び第６図は第１図の実施例装置の
質量走査を例示する図である。 １……イオン源、４……イオン検出器 2,3……四重極マスフィルター 5,6……RF電源、７……コントローラ 21,22,23,24……電極棒
の四重極マスフィルターを示す図、第３図及び第５図は
第２図の従来の四重極マスフィルターの電界走査を表わ
す図であり、第４図及び第６図は第１図の実施例装置の
質量走査を例示する図である。 １……イオン源、４……イオン検出器 2,3……四重極マスフィルター 5,6……RF電源、７……コントローラ 21,22,23,24……電極棒
Claims (1)
- 【請求項１】４本の電極で構成される四重極マスフィル
ターに試料の組成を表わすイオンを通し、この四重極マ
スフィルターの電界を走査して試料の組成を表わす質量
スペクトルを採取する装置において、四重極マスフィル
ターを直列に複数段に分割するとともに、前段の四重極
マスフィルターの電界走査より遅らせて後段の四重極マ
スフィルターの電界を走査することを特徴とする質量分
析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63021046A JPH0821366B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63021046A JPH0821366B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 質量分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01195647A JPH01195647A (ja) | 1989-08-07 |
| JPH0821366B2 true JPH0821366B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=12043985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63021046A Expired - Fee Related JPH0821366B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821366B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009516900A (ja) * | 2005-11-23 | 2009-04-23 | エムディーエス アナリティカル テクノロジーズ， ア ビジネス ユニット オブ エムディーエス インコーポレイテッド， ドゥーイング ビジネス スルー イッツ サイエックス ディビジョン | イオントラップ質量分析計を走査するための方法および装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0210930D0 (en) * | 2002-05-13 | 2002-06-19 | Thermo Electron Corp | Improved mass spectrometer and mass filters therefor |
| US7078686B2 (en) * | 2004-07-23 | 2006-07-18 | Agilent Technologies, Inc. | Apparatus and method for electronically driving a quadrupole mass spectrometer to improve signal performance at fast scan rates |
| EP3118887A4 (en) | 2014-03-31 | 2017-04-26 | Shimadzu Corporation | Mass spectrometry method and mass spectrometry device |
-
1988
- 1988-01-29 JP JP63021046A patent/JPH0821366B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009516900A (ja) * | 2005-11-23 | 2009-04-23 | エムディーエス アナリティカル テクノロジーズ， ア ビジネス ユニット オブ エムディーエス インコーポレイテッド， ドゥーイング ビジネス スルー イッツ サイエックス ディビジョン | イオントラップ質量分析計を走査するための方法および装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01195647A (ja) | 1989-08-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |