JPH08293282A - 四重極質量フィルタ - Google Patents
四重極質量フィルタInfo
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- JPH08293282A JPH08293282A JP7120607A JP12060795A JPH08293282A JP H08293282 A JPH08293282 A JP H08293282A JP 7120607 A JP7120607 A JP 7120607A JP 12060795 A JP12060795 A JP 12060795A JP H08293282 A JPH08293282 A JP H08293282A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 目的イオンの透過率を高める。
【構成】 メインの四重極フィルタ１１の直前にプレ四
重極フィルタ１２を配し、このプレフィルタ１２に、メ
イン四重極フィルタ１１に印加する［ＲＦ＋ＤＣ］のう
ちの交流成分ＲＦと、通過目的イオンの質量に応じて変
化する直流バイアス電圧とを印加する。 【効果】 目的イオンを質量に拘らずほぼ一定の速度で
プレフィルタ１２に入射させることができ、イオンのプ
レフィルタ通過時間のばらつきが抑えられる。
重極フィルタ１２を配し、このプレフィルタ１２に、メ
イン四重極フィルタ１１に印加する［ＲＦ＋ＤＣ］のう
ちの交流成分ＲＦと、通過目的イオンの質量に応じて変
化する直流バイアス電圧とを印加する。 【効果】 目的イオンを質量に拘らずほぼ一定の速度で
プレフィルタ１２に入射させることができ、イオンのプ
レフィルタ通過時間のばらつきが抑えられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、所定の質量（実際には
質量数ｍを電荷ｚで除した値ｍ／ｚ）を有するイオンの
みを通過させることにより目的イオンを分離し又は所定
の質量範囲を走査して試料の分析を行なう四重極質量フ
ィルタに関する。
質量数ｍを電荷ｚで除した値ｍ／ｚ）を有するイオンの
みを通過させることにより目的イオンを分離し又は所定
の質量範囲を走査して試料の分析を行なう四重極質量フ
ィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】四重極質量フィルタ（ＱＭＦ）は、中心
軸（これをｚ軸とする）に平行に４本の電極棒を軸対称
に配置した四重極から成る。ｚ軸を挟んで対向する２本
の電極棒を１対とし（従って、ｘ軸方向及びｙ軸方向に
各１対の電極棒が配置されていることになる）、四重極
を構成する２対の電極棒の間に交流電圧（ＲＦ）と直流
電圧（ＤＣ）とを重畳した電圧（ＲＦ＋ＤＣ）を印加す
ることにより、その電圧に対応した質量を有する目的イ
オンのみをｚ軸方向に通過させ、他の質量のイオンを発
散させる。
軸（これをｚ軸とする）に平行に４本の電極棒を軸対称
に配置した四重極から成る。ｚ軸を挟んで対向する２本
の電極棒を１対とし（従って、ｘ軸方向及びｙ軸方向に
各１対の電極棒が配置されていることになる）、四重極
を構成する２対の電極棒の間に交流電圧（ＲＦ）と直流
電圧（ＤＣ）とを重畳した電圧（ＲＦ＋ＤＣ）を印加す
ることにより、その電圧に対応した質量を有する目的イ
オンのみをｚ軸方向に通過させ、他の質量のイオンを発
散させる。
【０００３】四重極質量フィルタがこのようなフィルタ
として正しく、しかも高感度に機能するためには、イオ
ンは四重極の中心軸の近傍に入射しなければならない。
このため、イオン源と四重極質量フィルタとの間には、
イオンを四重極の中心軸付近に収束するためのイオン光
学系が設けられる。
として正しく、しかも高感度に機能するためには、イオ
ンは四重極の中心軸の近傍に入射しなければならない。
このため、イオン源と四重極質量フィルタとの間には、
イオンを四重極の中心軸付近に収束するためのイオン光
学系が設けられる。
【０００４】四重極質量フィルタにおける目的イオンの
透過率は、また、四重極質量フィルタの端縁場の影響を
強く受ける。このため、従来より、四重極質量フィルタ
（メインフィルタ）の直前に、狭いギャップを設けて同
形の短い四重極（プレフィルタ）を置き、メインフィル
タに印加する電圧（ＲＦ＋ＤＣ）のうちの交流電圧（Ｒ
Ｆ）のみをこのプレフィルタに印加して、入射イオンが
メインフィルタの端縁場により拡散されないようにして
いた。更に、プレフィルタに入射イオンとは逆極性のバ
イアス直流電圧（上記メインフィルタに印加される直流
電圧（ＤＣ）とは別である）を印加し、入射イオンの滞
留時間を短くすることにより端縁場の影響を更に減少す
ることも行なわれている。
透過率は、また、四重極質量フィルタの端縁場の影響を
強く受ける。このため、従来より、四重極質量フィルタ
（メインフィルタ）の直前に、狭いギャップを設けて同
形の短い四重極（プレフィルタ）を置き、メインフィル
タに印加する電圧（ＲＦ＋ＤＣ）のうちの交流電圧（Ｒ
Ｆ）のみをこのプレフィルタに印加して、入射イオンが
メインフィルタの端縁場により拡散されないようにして
いた。更に、プレフィルタに入射イオンとは逆極性のバ
イアス直流電圧（上記メインフィルタに印加される直流
電圧（ＤＣ）とは別である）を印加し、入射イオンの滞
留時間を短くすることにより端縁場の影響を更に減少す
ることも行なわれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、プレフィルタに
印加される直流バイアス電圧は一定であった。そのた
め、プレフィルタに入射するイオンのｚ方向速度（及び
イオンがプレフィルタを通過する時間）は、次の式に示
される通り、そのイオンの質量により変化する。 ｅ・Ｅz＝（１／２）・ｍ・ｖz2 （ｅ：イオンの電荷、Ｅz：バイアス電圧による電場の
ｚ方向成分、ｍ：イオンの質量、ｖz：イオンのｚ方向
速度）
印加される直流バイアス電圧は一定であった。そのた
め、プレフィルタに入射するイオンのｚ方向速度（及び
イオンがプレフィルタを通過する時間）は、次の式に示
される通り、そのイオンの質量により変化する。 ｅ・Ｅz＝（１／２）・ｍ・ｖz2 （ｅ：イオンの電荷、Ｅz：バイアス電圧による電場の
ｚ方向成分、ｍ：イオンの質量、ｖz：イオンのｚ方向
速度）
【０００６】これにより、たとえイオン光学系によりイ
オンをメインフィルタの中心軸付近に収束しても、プレ
フィルタに入射する際の（及び、メインフィルタに入射
する際の）イオンの速度がばらつくとともに、プレフィ
ルタからメインフィルタに入射する際の時刻がばらつ
き、メインフィルタにおける目的イオンの透過率が低下
する。
オンをメインフィルタの中心軸付近に収束しても、プレ
フィルタに入射する際の（及び、メインフィルタに入射
する際の）イオンの速度がばらつくとともに、プレフィ
ルタからメインフィルタに入射する際の時刻がばらつ
き、メインフィルタにおける目的イオンの透過率が低下
する。
【０００７】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、目的イ
オンの透過率を高めた四重極質量フィルタを提供するこ
とにある。
成されたものであり、その目的とするところは、目的イ
オンの透過率を高めた四重極質量フィルタを提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る四重極質量フィルタは、中心軸
に平行に４本の電極棒を軸対称に配置し、通過させるべ
き目的イオンの質量に応じた直流電圧及び交流電圧の重
畳電圧を電極棒間に印加することにより目的イオンのみ
を中心軸方向に通過させる四重極質量フィルタにおい
て、 a)上記４本の電極棒の直前に、各電極棒と同軸に配置さ
れた同径の４本の電極棒から成るプレフィルタと、 b)プレフィルタに上記交流電圧と、通過目的イオンの質
量に応じて変化する直流バイアス電圧とを印加するプレ
フィルタ駆動回路と、を備えることを特徴としている。
に成された本発明に係る四重極質量フィルタは、中心軸
に平行に４本の電極棒を軸対称に配置し、通過させるべ
き目的イオンの質量に応じた直流電圧及び交流電圧の重
畳電圧を電極棒間に印加することにより目的イオンのみ
を中心軸方向に通過させる四重極質量フィルタにおい
て、 a)上記４本の電極棒の直前に、各電極棒と同軸に配置さ
れた同径の４本の電極棒から成るプレフィルタと、 b)プレフィルタに上記交流電圧と、通過目的イオンの質
量に応じて変化する直流バイアス電圧とを印加するプレ
フィルタ駆動回路と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
【作用及び効果】プレフィルタに入射するイオンはプレ
フィルタの直流バイアス電圧により加速され、その速度
は上記の通り、直流バイアス電圧が一定であれば質量の
平方根に反比例する。しかし、本発明に係る四重極質量
フィルタでは、プレフィルタ駆動回路が直流バイアス電
圧を目的イオンの質量に応じて変化させるため、目的イ
オンを質量に拘らずほぼ一定の速度でプレフィルタに入
射させることができる。これにより、目的イオンのプレ
フィルタ及びメインフィルタ入射時の速度及びイオンが
プレフィルタを通過する時間（すなわち、イオンがメイ
ンフィルタに入射する時刻）のばらつきが抑えられ、目
的イオンの透過率が向上する。
フィルタの直流バイアス電圧により加速され、その速度
は上記の通り、直流バイアス電圧が一定であれば質量の
平方根に反比例する。しかし、本発明に係る四重極質量
フィルタでは、プレフィルタ駆動回路が直流バイアス電
圧を目的イオンの質量に応じて変化させるため、目的イ
オンを質量に拘らずほぼ一定の速度でプレフィルタに入
射させることができる。これにより、目的イオンのプレ
フィルタ及びメインフィルタ入射時の速度及びイオンが
プレフィルタを通過する時間（すなわち、イオンがメイ
ンフィルタに入射する時刻）のばらつきが抑えられ、目
的イオンの透過率が向上する。
【００１０】
【実施例】本発明の一実施例である四重極質量フィルタ
を図１により説明する。図１（ａ）は本実施例の四重極
質量フィルタのイオン光学系１３、プレフィルタ１２及
びメインフィルタ１１の入口部分を示すものであり、図
１（ｂ）はメインフィルタ１１の断面図である。図１
（ｂ）に示されるように、メインフィルタ１１を構成す
る４本の電極１１ａ〜１１ｄには、質量走査電源１５よ
り直流（ＤＣ）と高周波（ＲＦ）の重畳電圧 Φ＝Ｕ＋Ｖcosωｔ …（１） （これを［ＲＦ＋ＤＣ］とも記載する）が印加される。
質量走査電源１５は、メインフィルタ１１を通過させる
目的イオンの質量に応じて、この電圧のＲＦ成分及びＤ
Ｃ成分を共に変化させる（走査する）。
を図１により説明する。図１（ａ）は本実施例の四重極
質量フィルタのイオン光学系１３、プレフィルタ１２及
びメインフィルタ１１の入口部分を示すものであり、図
１（ｂ）はメインフィルタ１１の断面図である。図１
（ｂ）に示されるように、メインフィルタ１１を構成す
る４本の電極１１ａ〜１１ｄには、質量走査電源１５よ
り直流（ＤＣ）と高周波（ＲＦ）の重畳電圧 Φ＝Ｕ＋Ｖcosωｔ …（１） （これを［ＲＦ＋ＤＣ］とも記載する）が印加される。
質量走査電源１５は、メインフィルタ１１を通過させる
目的イオンの質量に応じて、この電圧のＲＦ成分及びＤ
Ｃ成分を共に変化させる（走査する）。
【００１１】プレフィルタ１２には、質量走査電源１５
から供給される重畳電圧［ＲＦ＋ＤＣ］のうち、容量Ｃ
1を通過するＲＦ成分のみが印加される。プレフィルタ
１２には更に、非線形変換器１４より直流バイアス電圧
（バイアスＤＣ）も印加される。
から供給される重畳電圧［ＲＦ＋ＤＣ］のうち、容量Ｃ
1を通過するＲＦ成分のみが印加される。プレフィルタ
１２には更に、非線形変換器１４より直流バイアス電圧
（バイアスＤＣ）も印加される。
【００１２】本実施例の四重極質量フィルタでは、非線
形変換器１４は質量走査電源１５から抵抗Ｒ1及び容量
Ｃ2を介して質量走査電圧［ＲＦ＋ＤＣ］のうちのＤＣ
成分の供給を受ける。質量走査電圧のＤＣ成分は上記の
通り、メインフィルタ１１を通過するイオンの質量に応
じて変化するため、非線形変換器１４はこの情報に基づ
いて直流バイアス電圧の値を変化させる。これにより、
プレフィルタ１２に入射する目的イオンの速度を質量に
拘わらずほぼ一定とすることができ、目的イオンの透過
率を向上させることができる。
形変換器１４は質量走査電源１５から抵抗Ｒ1及び容量
Ｃ2を介して質量走査電圧［ＲＦ＋ＤＣ］のうちのＤＣ
成分の供給を受ける。質量走査電圧のＤＣ成分は上記の
通り、メインフィルタ１１を通過するイオンの質量に応
じて変化するため、非線形変換器１４はこの情報に基づ
いて直流バイアス電圧の値を変化させる。これにより、
プレフィルタ１２に入射する目的イオンの速度を質量に
拘わらずほぼ一定とすることができ、目的イオンの透過
率を向上させることができる。
【００１３】なお、図１に示した回路構成は説明の便宜
のための単なる一構成例であり、同様の機能を有するデ
ジタル回路或いはＣＰＵを用いてプレフィルタ及びメイ
ンフィルタに印加する電圧を生成してももちろん構わな
い。
のための単なる一構成例であり、同様の機能を有するデ
ジタル回路或いはＣＰＵを用いてプレフィルタ及びメイ
ンフィルタに印加する電圧を生成してももちろん構わな
い。
【００１４】次に、本発明の第２実施例として、イオン
透過率を更に向上させるための方法を説明する。本第２
実施例に係る四重極フィルタは、中心軸に平行に４本の
電極棒を軸対称に配置し、通過させるべき目的イオンの
質量に応じた直流電圧及び交流電圧の重畳電圧を電極棒
間に印加することにより目的イオンのみを中心軸方向に
通過させる四重極質量フィルタにおいて、 a)上記４本の電極棒の直前に、各電極棒と同軸に配置さ
れた同径の４本の電極棒から成るプレフィルタと、 b)プレフィルタに上記交流電圧と、通過目的イオンの質
量に応じて変化する直流バイアス電圧とを印加するプレ
フィルタ駆動回路と、 c)プレフィルタの直前に配置された、イオンを所定の位
置に収束させるためのイオン光学系と、 d)イオンの収束位置をプレフィルタの前方端縁に設定す
るイオン光学系駆動回路と、を備えることを特徴とする
ものである。
透過率を更に向上させるための方法を説明する。本第２
実施例に係る四重極フィルタは、中心軸に平行に４本の
電極棒を軸対称に配置し、通過させるべき目的イオンの
質量に応じた直流電圧及び交流電圧の重畳電圧を電極棒
間に印加することにより目的イオンのみを中心軸方向に
通過させる四重極質量フィルタにおいて、 a)上記４本の電極棒の直前に、各電極棒と同軸に配置さ
れた同径の４本の電極棒から成るプレフィルタと、 b)プレフィルタに上記交流電圧と、通過目的イオンの質
量に応じて変化する直流バイアス電圧とを印加するプレ
フィルタ駆動回路と、 c)プレフィルタの直前に配置された、イオンを所定の位
置に収束させるためのイオン光学系と、 d)イオンの収束位置をプレフィルタの前方端縁に設定す
るイオン光学系駆動回路と、を備えることを特徴とする
ものである。
【００１５】このような構成により、本実施例の四重極
フィルタでは、プレフィルタに入射するイオンのｚ方向
速度のばらつきを最小限に抑えるとともに、直流バイア
ス電圧を変化させることによりプレフィルタの有効長さ
を変化させ、プレフィルタ出口から出射するイオンの運
動の位置及び方向（エミッタンス）を、四重極質量フィ
ルタ（メインフィルタ）の目的イオンの透過率が最大と
なる範囲（アクセプタンス）に適合したものとすること
ができる。その理由を次に説明する。
フィルタでは、プレフィルタに入射するイオンのｚ方向
速度のばらつきを最小限に抑えるとともに、直流バイア
ス電圧を変化させることによりプレフィルタの有効長さ
を変化させ、プレフィルタ出口から出射するイオンの運
動の位置及び方向（エミッタンス）を、四重極質量フィ
ルタ（メインフィルタ）の目的イオンの透過率が最大と
なる範囲（アクセプタンス）に適合したものとすること
ができる。その理由を次に説明する。
【００１６】本発明者等のシミュレーション解析による
と、プレフィルタ入射時のイオンのｚ方向速度ｖzのば
らつきが小さい場合、図３（ａ）に示すように、イオン
のプレフィルタ１２内での運動形態（軌跡の包絡線）は
ほぼ固定的となる。それに対し、プレフィルタ入射時の
ｚ方向速度ｖzのばらつきが大きい場合は、図３（ｂ）
に示すように、プレフィルタ１２内でのイオンの運動は
種々の形態のものが混在したような状態となる。なお、
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、イオン光学系にお
いてイオンのｚ方向速度を狭い範囲に抑えても、低質量
イオンの場合にはプレフィルタ内でもｚ方向速度はあま
りばらつかないのに対し、高質量イオンの場合はｚ方向
速度が大きくばらつくようになる。このため、低質量イ
オンの場合は比較的図３（ａ）に示すように運動形態を
固定的としやすいのに対し、高質量イオンの場合は図３
（ｂ）に示すように種々の運動形態が混在したような状
態となりやすい。
と、プレフィルタ入射時のイオンのｚ方向速度ｖzのば
らつきが小さい場合、図３（ａ）に示すように、イオン
のプレフィルタ１２内での運動形態（軌跡の包絡線）は
ほぼ固定的となる。それに対し、プレフィルタ入射時の
ｚ方向速度ｖzのばらつきが大きい場合は、図３（ｂ）
に示すように、プレフィルタ１２内でのイオンの運動は
種々の形態のものが混在したような状態となる。なお、
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、イオン光学系にお
いてイオンのｚ方向速度を狭い範囲に抑えても、低質量
イオンの場合にはプレフィルタ内でもｚ方向速度はあま
りばらつかないのに対し、高質量イオンの場合はｚ方向
速度が大きくばらつくようになる。このため、低質量イ
オンの場合は比較的図３（ａ）に示すように運動形態を
固定的としやすいのに対し、高質量イオンの場合は図３
（ｂ）に示すように種々の運動形態が混在したような状
態となりやすい。
【００１７】イオンの運動形態が図３（ａ）に示すよう
にほぼ固定的である場合、メインフィルタ１１のアクセ
プタンスに最も適合するようなイオンの運動形態の位置
でイオンがプレフィルタ１２を出てメインフィルタ１１
に入射すれば、イオンの透過率を最大にすることができ
る。それに対し、図３（ｂ）のようにイオンの運動形態
が混在している場合は、プレフィルタ１２をどのような
長さにしてもイオンの透過率は低位で安定した状態とな
る。図５はプレフィルタ１２の長さを変化させた場合の
イオン透過率の変化を示すグラフであるが、イオンの運
動形態が固定的である場合（低質量イオン７Ｄａの場
合）は、プレフィルタ１２の長さが変化するとイオン透
過率も大きく変化するのに対し、イオンの運動形態が混
在している高質量イオン（２３８Ｄａ）の場合はイオン
の透過率はプレフィルタ１２の長さに依存せず、常に低
い。
にほぼ固定的である場合、メインフィルタ１１のアクセ
プタンスに最も適合するようなイオンの運動形態の位置
でイオンがプレフィルタ１２を出てメインフィルタ１１
に入射すれば、イオンの透過率を最大にすることができ
る。それに対し、図３（ｂ）のようにイオンの運動形態
が混在している場合は、プレフィルタ１２をどのような
長さにしてもイオンの透過率は低位で安定した状態とな
る。図５はプレフィルタ１２の長さを変化させた場合の
イオン透過率の変化を示すグラフであるが、イオンの運
動形態が固定的である場合（低質量イオン７Ｄａの場
合）は、プレフィルタ１２の長さが変化するとイオン透
過率も大きく変化するのに対し、イオンの運動形態が混
在している高質量イオン（２３８Ｄａ）の場合はイオン
の透過率はプレフィルタ１２の長さに依存せず、常に低
い。
【００１８】以上より、イオンのプレフィルタ入射時の
ｚ方向速度のばらつきを小さくするとともに、プレフィ
ルタ１２を適切な長さにしてやることにより、イオンの
透過率を最大にすることができる。上記の通り、このイ
オン透過率改善の効果は特に高質量イオンの場合に著し
い。
ｚ方向速度のばらつきを小さくするとともに、プレフィ
ルタ１２を適切な長さにしてやることにより、イオンの
透過率を最大にすることができる。上記の通り、このイ
オン透過率改善の効果は特に高質量イオンの場合に著し
い。
【００１９】そこで、イオンのプレフィルタ入射時のば
らつきを小さくするための方策を考える。プレフィルタ
１２の端縁の電場のｚ方向成分Ｅzは図６の（２）式で
表わされる。式（２）中のΦは、上記式（１）で表わさ
れる四重極駆動電圧［ＲＦ＋ＤＣ］である。また、Ｈ0
及びＨ2は０次及び２次の高調波成分を表わ
し、「’」、｛３｝、｛５｝はそれぞれ１階、３階、５
階微分を表わす。Ｅzを表わす式にこのような高階微分
項が含まれることから、プレフィルタ１２の端縁におい
てはＥzが大きく変動することがうかがえる。プレフィ
ルタ１２に入射するイオンはこの電場Ｅzによりｚ方向
に加速されるが、いずれの項にもｘ、ｙ方向の座標の２
乗以上の値が掛けられていることから、イオンがｘ−ｙ
平面の中心（ｚ軸上）から周辺方向にばらつくと、その
ｚ方向速度ｖzは大きくばらつくことがわかる。従っ
て、イオンのｚ方向速度のばらつきを小さくするために
は、プレフィルタ１２の端縁場においてイオンをできる
だけ中心軸付近に集めればよい。
らつきを小さくするための方策を考える。プレフィルタ
１２の端縁の電場のｚ方向成分Ｅzは図６の（２）式で
表わされる。式（２）中のΦは、上記式（１）で表わさ
れる四重極駆動電圧［ＲＦ＋ＤＣ］である。また、Ｈ0
及びＨ2は０次及び２次の高調波成分を表わ
し、「’」、｛３｝、｛５｝はそれぞれ１階、３階、５
階微分を表わす。Ｅzを表わす式にこのような高階微分
項が含まれることから、プレフィルタ１２の端縁におい
てはＥzが大きく変動することがうかがえる。プレフィ
ルタ１２に入射するイオンはこの電場Ｅzによりｚ方向
に加速されるが、いずれの項にもｘ、ｙ方向の座標の２
乗以上の値が掛けられていることから、イオンがｘ−ｙ
平面の中心（ｚ軸上）から周辺方向にばらつくと、その
ｚ方向速度ｖzは大きくばらつくことがわかる。従っ
て、イオンのｚ方向速度のばらつきを小さくするために
は、プレフィルタ１２の端縁場においてイオンをできる
だけ中心軸付近に集めればよい。
【００２０】従来の四重極質量フィルタの入射光学系で
は、図２（ａ）に示すように、入射イオン２１はイオン
光学系１３のイオン出射口ところ（Ｆ1）で収束するよ
うに設定されていた。それに対し、図２（ｂ）に示すよ
うに、イオン２１の収束位置をプレフィルタ１２の端縁
場内（Ｆ2）とすることにより、プレフィルタ１２に入
射するイオン２１のｚ方向速度を揃えることができ、上
記の通り、プレフィルタ１２の長さを適切な値とするこ
とにより（図５）、イオン２１の透過率を最大とするこ
とができる。
は、図２（ａ）に示すように、入射イオン２１はイオン
光学系１３のイオン出射口ところ（Ｆ1）で収束するよ
うに設定されていた。それに対し、図２（ｂ）に示すよ
うに、イオン２１の収束位置をプレフィルタ１２の端縁
場内（Ｆ2）とすることにより、プレフィルタ１２に入
射するイオン２１のｚ方向速度を揃えることができ、上
記の通り、プレフィルタ１２の長さを適切な値とするこ
とにより（図５）、イオン２１の透過率を最大とするこ
とができる。
【００２１】プレフィルタ１２に入射するイオン２１の
ｚ方向速度を揃えることにより、プレフィルタ１２内に
おけるイオン２１の運動を固定的なものとすることがで
きるが、その運動の固定的形状（包絡線の形状）はイオ
ン２１の質量に応じて変化する。従って、常に最大のイ
オン透過率を得るためには、プレフィルタ１２に入射す
るイオン２１のｚ方向速度を揃えることの他、イオン２
１の質量に応じてプレフィルタ１２の長さを変化させる
必要がある。しかし、質量走査を行なっている間にプレ
フィルタ１２の長さを変化させることは実際的ではな
い。
ｚ方向速度を揃えることにより、プレフィルタ１２内に
おけるイオン２１の運動を固定的なものとすることがで
きるが、その運動の固定的形状（包絡線の形状）はイオ
ン２１の質量に応じて変化する。従って、常に最大のイ
オン透過率を得るためには、プレフィルタ１２に入射す
るイオン２１のｚ方向速度を揃えることの他、イオン２
１の質量に応じてプレフィルタ１２の長さを変化させる
必要がある。しかし、質量走査を行なっている間にプレ
フィルタ１２の長さを変化させることは実際的ではな
い。
【００２２】本実施例に係る四重極質量フィルタでは、
プレフィルタ１２に印加する直流バイアス電圧の大きさ
を変化させる。これにより、イオン２１の速度が変化
し、イオン２１がプレフィルタ１２を通過する時間を変
化させることができる。すなわち、直流バイアス電圧を
変化させることにより、プレフィルタ１２の有効長さを
変化させることができる。従って、本実施例の四重極質
量フィルタでは、目的イオン２１の質量に応じて直流バ
イアス電圧を変化させることにより、イオン２１の質量
に拘わらず常にイオンの透過率を最大とすることができ
る。
プレフィルタ１２に印加する直流バイアス電圧の大きさ
を変化させる。これにより、イオン２１の速度が変化
し、イオン２１がプレフィルタ１２を通過する時間を変
化させることができる。すなわち、直流バイアス電圧を
変化させることにより、プレフィルタ１２の有効長さを
変化させることができる。従って、本実施例の四重極質
量フィルタでは、目的イオン２１の質量に応じて直流バ
イアス電圧を変化させることにより、イオン２１の質量
に拘わらず常にイオンの透過率を最大とすることができ
る。
【図１】 本発明の一実施例である四重極質量フィルタ
のイオン光学系、プレフィルタ及びメインフィルタの入
口部分を示す概略構成図（ａ）及びメインフィルタの断
面図（ｂ）。
のイオン光学系、プレフィルタ及びメインフィルタの入
口部分を示す概略構成図（ａ）及びメインフィルタの断
面図（ｂ）。
【図２】 従来のイオン光学系の収束位置（ａ）と本発
明の第２実施例におけるイオン光学系の収束位置（ｂ）
を示す断面図。
明の第２実施例におけるイオン光学系の収束位置（ｂ）
を示す断面図。
【図３】 プレフィルタ入射時のｚ方向速度が揃ってい
る場合のイオンの運動の形態を示すシミュレーション図
（ａ）及び揃っていない場合のシミュレーション図
（ｂ）。
る場合のイオンの運動の形態を示すシミュレーション図
（ａ）及び揃っていない場合のシミュレーション図
（ｂ）。
【図４】 低質量の場合（ａ）と高質量の場合（ｂ）の
イオンのｚ方向速度の分布を示すグラフ。
イオンのｚ方向速度の分布を示すグラフ。
【図５】 プレフィルタの長さとイオン透過率との関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図６】 プレフィルタの端縁電場のｚ方向成分Ｅzを
表わす式。
表わす式。
１１…メイン四重極フィルタ １１ａ〜１１ｄ…電極 １２…プレ四重極フィルタ １３…イオン光学系 １４…非線形変換器 １５…質量走査電源 ２１…入射イオン
Claims (1)
- 【請求項１】 中心軸に平行に４本の電極棒を軸対称に
配置し、通過させるべき目的イオンの質量に応じた直流
電圧及び交流電圧の重畳電圧を電極棒間に印加すること
により目的イオンのみを中心軸方向に通過させる四重極
質量フィルタにおいて、 a)上記４本の電極棒の直前に、各電極棒と同軸に配置さ
れた同径の４本の電極棒から成るプレフィルタと、 b)プレフィルタに上記交流電圧と、通過目的イオンの質
量に応じて変化する直流バイアス電圧とを印加するプレ
フィルタ駆動回路と、 を備えることを特徴とする四重極質量フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7120607A JPH08293282A (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 四重極質量フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7120607A JPH08293282A (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 四重極質量フィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08293282A true JPH08293282A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14790440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7120607A Pending JPH08293282A (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 四重極質量フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08293282A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001283769A (ja) * | 2000-04-03 | 2001-10-12 | Anelva Corp | Ｑポール型質量分析計 |
| JP2005259616A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Shimadzu Corp | 四重極質量分析装置 |
| WO2008044285A1 (fr) * | 2006-10-11 | 2008-04-17 | Shimadzu Corporation | Spectroscope de masse quadripolaire |
-
1995
- 1995-04-21 JP JP7120607A patent/JPH08293282A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001283769A (ja) * | 2000-04-03 | 2001-10-12 | Anelva Corp | Ｑポール型質量分析計 |
| JP2005259616A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Shimadzu Corp | 四重極質量分析装置 |
| WO2008044285A1 (fr) * | 2006-10-11 | 2008-04-17 | Shimadzu Corporation | Spectroscope de masse quadripolaire |
| JP4730439B2 (ja) * | 2006-10-11 | 2011-07-20 | 株式会社島津製作所 | 四重極型質量分析装置 |
| US8207495B2 (en) | 2006-10-11 | 2012-06-26 | Shimadzu Corporation | Quadrupole mass spectrometer |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040224 |