JPH087829A - プラズマ質量分析装置 - Google Patents
プラズマ質量分析装置Info
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- JPH087829A JPH087829A JP6159373A JP15937394A JPH087829A JP H087829 A JPH087829 A JP H087829A JP 6159373 A JP6159373 A JP 6159373A JP 15937394 A JP15937394 A JP 15937394A JP H087829 A JPH087829 A JP H087829A
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Abstract
構成を簡単にし、調整を容易にする。 【構成】 ノズルからのイオンの出射方向に対して略垂
直に設けた第1及び第2電極板11、12の間に、端面
を斜めに切断した円筒状の中間電極13を設け、各電極
に直流電圧を印加する。 【効果】 両電場が傾斜し、イオン18は両電場により
偏向される。一方、プラズマ光19は直進するため、第
2電極板12により遮蔽される。
Description
励起し、生成されたイオンをノズルから質量分析器に導
いて検出することにより試料の分析を行なうプラズマ質
量分析装置に関する。
造及び作用を説明する。まず、プラズマ生成装置62に
よりプラズマ63を生成しておき、その中に試料61を
霧化して導入することにより試料をプラズマ化する。プ
ラズマ中のイオン18はノズル64から第2真空室72
に導入され、後述の偏向レンズ65により偏向された
後、集束レンズ66により第3真空室73内の四重極6
8に送られる。四重極68では、印加電圧の走査を行な
うことにより、複数のイオン種を含むイオン流18の質
量分離を行なう。質量分離された試料のイオンはイオン
検出器70により検出され、制御部36において試料分
析のためのデータ解析が行なわれる。
マ63により生成されるため、ノズル64からはイオン
流18の他に、プラズマ63の光19も導入される。従
って、ノズル64から四重極68までを同軸に配置する
と、強力なプラズマ光19がイオン検出器70まで到達
してしまう。イオン検出器70は一般的に、イオンによ
り二次電子を生成し、それを増幅するという検出方法を
採用しているため、強い光によっても二次電子が生成さ
れ、ノイズを構成する。もちろん、四重極68を出たイ
オンはイオン偏向板69によりイオン検出器70のイオ
ン導入口に導くようにして、イオン検出器70のイオン
導入口が四重極68の出口に対して正面を向かないよう
に配置されているが、装置内部で乱反射した迷光がイオ
ン検出器70に入るため、ある程度のノイズ生成は避け
られない。
ル64から導入されるイオン流18の軸を、イオン偏向
レンズ65により途中で偏移させ、四重極68をそのよ
うに偏移された軸に配置するという構成が用いられてい
る。これによると、プラズマ光19はノズル64から直
進して電極板等により遮られ、迷光も大きく低減され
る。
を図5により説明する。図5(a)は、2対の電極板
(83a・83b)、(84a・84b)を用いてイオ
ンを偏移させるイオン偏向レンズ80であり、上流側の
遮蔽板81のイオン通過孔81aを通過したイオン18
は、第1電極板対(83a・83b)の間に印加された
直流電圧により偏向され、第2電極板対(84a・84
b)の間に印加された逆方向電圧により再び元と同じ方
向になるように偏向されて、下流側の遮蔽板82のイオ
ン通過孔82aを通過する。一方、プラズマ光19は、
上流側の遮蔽板81のイオン通過孔81aを通過した
後、直進して下流側遮蔽板82により遮蔽される。従っ
て、下流側遮蔽板82のイオン通過孔82aの箇所に四
重極68を配置することにより、プラズマ光19を排
し、イオン流18のみを四重極68及び検出器70の方
に導くことができる。図5(b)のイオン偏向レンズ8
5は前段四重極88と後段四重極89の2段の四重極を
用いてイオンを偏移させるものである。また、図5
(c)(d)のイオン偏向レンズ90は、図5(a)の
イオン偏向レンズ80と同様、2対の上下電極対93、
94を用いるものであるが、各電極対93、94がイオ
ン通路を囲うように形成されているところに特徴があ
る。
レンズではいずれも電極の数が多く、イオンが正しく両
イオン通過孔を通るように電位を正しく調整することが
難しいという問題がある。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、構造が簡単であり、調整も容易なイオン偏向レン
ズを備えたプラズマ質量分析装置を提供することにあ
る。
に成された本発明では、試料をプラズマにより励起し、
生成されたイオンをノズルから質量分析器に導いて検出
することにより試料の分析を行なうプラズマ質量分析装
置において、ノズルと質量分析器との間に、 a)ノズルからのイオンの出射方向に対して略垂直に設け
られ、ノズルの正面に第1イオン通過孔を有する第1電
極板と b)イオンの移動方向に関して第1電極板の後方に第1電
極板に略平行に設けられ、ノズルと第1イオン通過孔と
を接続する立体角範囲の外部に第2イオン通過孔を有す
る第2電極板と、 c)第1電極板と第2電極板との間に設けられ、筒状部材
の両端を第1電極板及び第2電極板に対して傾斜した平
面で切断した形状を有する中間電極と、 d)第1電極板と第2電極板及び中間電極に直流電圧を印
加する直流電圧印加手段と、 を備えたイオン偏向レンズを有することを特徴としてい
る。
極板に対して傾斜しているため、直流電圧印加手段によ
り第1電極板と中間電極との間、及び中間電極と第2電
極板との間に異なった直流電圧が印加されると、各電極
間の電場はイオンの出射方向に対して傾斜する。このた
め、ノズルから出射され、第1電極板の第1イオン通過
孔を通過したイオンは、第1電極板と中間電極との間で
偏向され、また、中間電極と第2電極板との間で偏向さ
れる。従って、第1電極板と中間電極の間の電場と、中
間電極と第2電極板の間の電場とが丁度逆方向となるよ
うに中間電極の端縁形状及び印加電圧を設定しておくこ
とにより、第2イオン通過孔を通過するイオンが、ノズ
ルから出射されるイオン流の軸から偏移した軸を飛行す
るようにさせることができる。一方、プラズマの光は、
第1イオン通過孔を通過した後、上記立体各範囲内のみ
を照射するため、第2イオン通過孔を通過することはで
きず、第2電極板により遮蔽される。
と第2電極板の後とで必ずしも平行である必要はなく、
両イオン飛行方向に角度がついていてもよい。従って、
中間電極の両端の端縁の角度及び電圧印加手段による印
加電圧は、第1イオン通過孔及び第2イオン通過孔をイ
オンのみが通過しプラズマ光が通過しなければ、どのよ
うな設定であっても構わない。この場合、第2電極と第
1電極の電圧印加手段を別にし、第2、第1電極を別々
の電位にすることも考えられる。
合プラズマ質量分析装置20の構造及び作用を説明す
る。まず、高周波誘導結合プラズマ生成装置22により
プラズマ23を生成しておく。そして、試料21を霧化
してプラズマ23中に導入することにより、試料をプラ
ズマ化する。プラズマ23中のイオン18は、サンプリ
ングコーン及びスキマーコーンから成る二重コーンの先
端に設けられたノズル24から、エキストラクタ電極2
5により第2真空室32内に導入される。第2真空室3
2内では、図1に示すようなイオン偏向レンズ10によ
りイオン18の飛行経路が偏移される。
ン飛行方向の上流側にノズル24からのイオン出射方向
に対して略垂直に設けられた第1電極板11と、その下
流側に第1電極板11に平行に設けられた第2電極板1
2と、両電極板11、12の間に設けられた中間電極1
3とで構成される。第1電極板11には第1イオン通過
孔11aが、第2電極板12には第2イオン通過孔12
aが設けられ、第1イオン通過孔11aの中心軸はノズ
ル24の中心軸と一致するように、そして、第2イオン
通過孔12aの中心は後述の四重極28の中心と一致す
るように、それぞれ設置されている。
第1、第2電極板11、12に対して傾斜した平面で切
断した形状を有している。従って、ドライバ37によ
り、例えば図1(a)に示すように、第1電極板11に
直流電圧V1を、中間電極13にそれとは異なる直流電
圧V3(イオンの電荷が正の場合、V1>V3が望まし
い)を印加することにより、両者11、13間に傾斜し
た電場を形成することができる。この傾斜電場により、
第1イオン通過孔11aを通過したイオン18は図1
(a)で上方に偏向される。図1(a)では第1電極板
11と第2電極板12には同電位が印加されているた
め、中間電極13と第2電極板12との間では上記電場
に対して軸対称の電場が形成される。このため、イオン
18は中間電極13と第2電極板12の間で今度は下方
に偏移され、元の経路に対して偏移した平行な経路を飛
行するようになって第2イオン通過孔12aを通過す
る。一方、プラズマ23の光19はノズル24から第2
真空室に入り、イオン18と共に第1イオン通過孔11
aを通過するが、これらの電場に無関係に直進するた
め、第2電極板12に遮られ、第2イオン通過孔12a
を通過することはない。
レンズ10では、3個の構成部品に2種の電位を印加す
るのみでよいため、構造及び制御が非常に簡単となる。
イオン通過孔12aを通過したイオン18は第3真空室
33に入り、集束レンズ26により集束されて四重極2
8の中心軸に導入される。ドライバ38により、四重極
28に所定の直流電圧と交流電圧との重畳電圧を印加す
ることにより、所定の質量を有するイオンのみが四重極
28を通過することができる。四重極28を通過した目
的イオンは偏向板29により偏向され、イオン検出器3
0により検出される。検出器30の検出信号はアンプ3
5を介して制御部36に送られ、制御部36において所
定の手法により試料の分析が行なわれる。
す。図3(a)のイオン偏向レンズ40は、両電極板4
1、42の周囲に、中間電極43の方に向かって延びる
スリーブ41b、42bを設け、中間電極43の入口及
び出口の側面周囲をスリーブ41b、42bで覆うよう
にしたものである。また、図3(b)のイオン偏向レン
ズ50は、中間電極53を前後2個53a、53bに分
割したものである。図3(b)の構成のものでは、図1
の構成のものと比較すると、各中間電極の大きさ(径及
び/又は長さ)を比較的自由に設定することができ、印
加電圧の設定を含め、電場形状の設計の自由度が向上す
るという利点がある。
オン偏向レンズは、直流電圧を印加すべき電極の数が少
ないため、プラズマ光を遮蔽しつつイオンのみを正しく
偏移させ、両イオン通過孔を通過させるようにするため
の電位の調整が容易となる。また、構成部品点数も少な
いため、組立が容易である。
マ質量分析装置で用いるイオン偏向レンズの断面図
(a)及び正面図(b)。
置の概略構成図。
概略構成図。
図。
ズ 11、41、51、81、86、91…第1電極板 12、42、52、82、87、92…第2電極板 11a、41a、81a…第1イオン通過孔 12a、42a、82a…第2イオン通過孔 13、43、53a、53b…中間電極 18…イオン流 19…プラズマ光 20…高周波誘導結合プラズマ質量分析装置 21…試料 22…高周波誘導結合プラズマ生成装置 23…プラズマ 24…ノズル 25…エキストラクタ電極 26…集束レンズ 28…四重極 30…イオン検出器 37…イオン偏向レンズ用ドライバ 38…四重極用ドライバ
Claims (1)
- 【請求項1】 試料をプラズマにより励起し、生成され
たイオンをノズルから質量分析器に導いて検出すること
により試料の分析を行なうプラズマ質量分析装置におい
て、ノズルと質量分析器との間に、 a)ノズルからのイオンの出射方向に対して略垂直に設け
られ、ノズルの正面に第1イオン通過孔を有する第1電
極板と b)イオンの移動方向に関して第1電極板の後方に第1電
極板に略平行に設けられ、ノズルと第1イオン通過孔と
を接続する立体角範囲の外部に第2イオン通過孔を有す
る第2電極板と、 c)第1電極板と第2電極板との間に設けられ、筒状部材
の両端を第1電極板及び第2電極板に対して傾斜した平
面で切断した形状を有する中間電極と、 d)第1電極板と第2電極板及び中間電極に直流電圧を印
加する直流電圧印加手段と、 を備えたイオン偏向レンズを有することを特徴とするプ
ラズマ質量分析装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6159373A JP2817625B2 (ja) | 1994-06-16 | 1994-06-16 | プラズマ質量分析装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6159373A JP2817625B2 (ja) | 1994-06-16 | 1994-06-16 | プラズマ質量分析装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH087829A true JPH087829A (ja) | 1996-01-12 |
JP2817625B2 JP2817625B2 (ja) | 1998-10-30 |
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Family Applications (1)
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JP6159373A Expired - Fee Related JP2817625B2 (ja) | 1994-06-16 | 1994-06-16 | プラズマ質量分析装置 |
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- 1994-06-16 JP JP6159373A patent/JP2817625B2/ja not_active Expired - Fee Related
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