JPH10172504A - Mass spectrometry device - Google Patents

Mass spectrometry device

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Publication number
JPH10172504A
JPH10172504A JP8326487A JP32648796A JPH10172504A JP H10172504 A JPH10172504 A JP H10172504A JP 8326487 A JP8326487 A JP 8326487A JP 32648796 A JP32648796 A JP 32648796A JP H10172504 A JPH10172504 A JP H10172504A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
heater
measurement
flange
slender hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8326487A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Nabeshima
貴之 鍋島
Minoru Sakairi
実 坂入
Yasuaki Takada
安章 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP8326487A priority Critical patent/JPH10172504A/en
Publication of JPH10172504A publication Critical patent/JPH10172504A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the adsorption of impurities and remove impurities adsorbed by installing a heater and a cooling means in a slender hole part, heating the slender hole part with the heater before measurement, lighting plasma, turning off the heater in starting the measurement, and cooling the slender hole part. SOLUTION: A first flange 22 containing a slender hole 9 for separating an atmospheric region from a vacuum region becomes very high temperature by heat of plasma when the plasma is lit in measurement. In order to cool the flange 22 containing the slender hole 9, cooling water is made flow in a flow path 12 on the inside of the flange 22. When the inside of a device containing a mass spectrometer is evacuated before starting measurement or during no measurement, in order to prevent the adsorption of impurities in the surrounding of the slender hole 9 cooled by adiabatic expansion, or in order to remove impurities already adsorbed in the surrounding of the slender hole 9, an electrode containing the slender hole 9 is heated with a heater 10 arranged so as to surround the slender hole 9. Electric power of the heater 10 is supplied from a heater power source 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水に微量に含まれ
る不純物である元素イオンの同時分析に有効なマイクロ
波プラズマ質量分析法(Microwave Induced Plasma/Mas
s Spectrometry、以下MIP/MSと省略する)や誘導
結合プラズマ質量分析法(Induced CoupledPlasma/Mass
Spectrometry 、以下ICP/MSと省略する)などの
プラズマイオン源を含む質量分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave plasma mass spectrometry (Microwave Induced Plasma / Mas) which is effective for simultaneous analysis of elemental ions as impurities contained in a trace amount of water.
s Spectrometry (hereinafter abbreviated as MIP / MS) or inductively coupled plasma / mass spectrometry (Induced Coupled Plasma / Mass)
Spectrometry (hereinafter abbreviated as ICP / MS) and a mass spectrometer including a plasma ion source.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、元素分析の分野では、MIP/M
SやICP/MSが広く普及してきている。これらの測
定を行うための装置では、液体の状態にある試料を大気
圧下で噴霧したのち、プラズマによりイオン化して、真
空領域にある質量分析計へと導入する。ここで大気圧領
域と真空領域とは、細孔によって隔てられるが、この細
孔は高温のプラズマ近傍に位置するため、プラズマが点
灯されているときは非常に高い温度になる。このため、
細孔を形成する部分の材料(主として金属)の融解を防
ぐ等の目的で、細孔部は常に冷却されている。これにつ
いてはアナレティカル・ケミストリィ,1981年1
月,第53号,第1巻などに記載されている。
2. Description of the Related Art At present, in the field of elemental analysis, MIP / M
S and ICP / MS are becoming widespread. In an apparatus for performing these measurements, a sample in a liquid state is sprayed under atmospheric pressure, then ionized by plasma, and introduced into a mass spectrometer in a vacuum region. Here, the atmospheric pressure region and the vacuum region are separated by pores, which are located in the vicinity of high-temperature plasma, and therefore have a very high temperature when the plasma is turned on. For this reason,
The pore portion is constantly cooled for the purpose of preventing the material (mainly metal) in the portion forming the pore from melting. This is discussed in Analetical Chemistry, 1981, 1
Moon, No. 53, Vol. 1, etc.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術におけ
るプラズマイオン源質量分析計では、プラズマが点灯さ
れると、大気圧領域と真空領域とを隔てる細孔が高温に
加熱される。それを冷却するために、大気圧領域と真空
領域とを隔てる細孔には水等による冷却手段が備えられ
ている。しかし、大気圧領域と真空領域とを隔てる細孔
への加熱手段は、細孔近傍にプラズマを点灯する以外に
備えられていない。
In the plasma ion source mass spectrometer of the prior art, when the plasma is turned on, the pores separating the atmospheric pressure region and the vacuum region are heated to a high temperature. In order to cool it, pores separating the atmospheric pressure region and the vacuum region are provided with cooling means such as water. However, there is no means for heating the pores separating the atmospheric pressure region and the vacuum region other than turning on the plasma near the pores.

【0004】プラズマイオン源質量分析計を用いて測定
を行う際には、質量分析計を含む装置内部を測定前にあ
らかじめ真空に保っておく必要がある。装置内部を真空
に保つときには、大気圧領域と真空領域とを隔てる細孔
で断熱膨張が起こり、細孔は冷却され大気中の不純物を
吸着して汚染される。この細孔の汚染を除去するために
は、細孔を加熱する必要がある。
[0004] When performing measurement using a plasma ion source mass spectrometer, it is necessary to maintain a vacuum inside the apparatus including the mass spectrometer before the measurement. When the inside of the apparatus is kept in a vacuum, adiabatic expansion occurs in the pores separating the atmospheric pressure region and the vacuum region, and the pores are cooled and adsorb impurities in the atmosphere to be contaminated. In order to remove the contamination of the pores, it is necessary to heat the pores.

【0005】従来の技術では、測定時に細孔近傍に点灯
させるプラズマにより、細孔部を加熱して汚染の除去を
行っていた。しかし、プラズマを点灯してから細孔部の
汚染が十分除去されないうちに測定を開始すると、除去
しきれていない不純物がノイズの原因となり、測定精度
を劣化させる場合がある。
[0005] In the prior art, the pores were heated by plasma turned on near the pores at the time of measurement to remove contamination. However, if the measurement is started before the contamination of the pores is sufficiently removed after the plasma is turned on, impurities that have not been completely removed may cause noise, which may deteriorate the measurement accuracy.

【0006】測定前に質量分析計を含む装置内部を真空
に保つ際には、細孔は断熱膨張により冷却され、汚染さ
れたままである。従って低ノイズで精度の高いデータを
取得するためには、装置内部を真空に保った後にプラズ
マを点灯し、そのプラズマによって細孔部を十分加熱し
て、細孔部に吸着した不純物を除去してから測定を行う
必要がある。すると、測定開始前に細孔に吸着した不純
物が十分に除去できるまでプラズマを点灯し続ける必要
があり、今度は測定を開始するまでに毎分十数リットル
のプラズマガスと数kWの電力が必要となってしまい、
ランニングコストの面で問題が生じる。
When the inside of the apparatus including the mass spectrometer is kept in a vacuum before the measurement, the pores are cooled by adiabatic expansion and remain contaminated. Therefore, in order to obtain low-noise and high-accuracy data, the plasma is turned on after maintaining the inside of the device in a vacuum, and the pores are sufficiently heated by the plasma to remove impurities adsorbed on the pores. Measurement must be performed before Then, before starting the measurement, it is necessary to continue to turn on the plasma until the impurities adsorbed in the pores can be sufficiently removed, and this time, a plasma gas of several tens of liters per minute and power of several kW are required before starting the measurement. And
Problems arise in terms of running costs.

【0007】本発明が解決しようとする課題は、プラズ
マを点灯してから測定を開始できるまでの時間、つまり
大気圧領域と真空領域とを隔てる細孔が加熱され細孔に
吸着した不純物の除去が十分に行えるまでの時間を短縮
するとともに、測定開始前のプラズマ点灯に起因するラ
ンニングコストを低減できる手段を有するプラズマイオ
ン源質量分析計を提供することにある。
[0007] The problem to be solved by the present invention is the time from when the plasma is turned on until the measurement can be started, that is, the removal of impurities adsorbed on the pores due to the heating of the pores separating the atmospheric pressure region and the vacuum region. Another object of the present invention is to provide a plasma ion source mass spectrometer having means for reducing the time required for performing the measurement sufficiently and reducing the running cost caused by plasma lighting before the start of measurement.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、大気圧領域と真空領域とを隔てる細孔
部にヒータ等を別個に取り付け、細孔を加熱できる手段
を設ける。これにより、プラズマを点灯することなく、
質量分析計を含む装置内部を真空に保ちながら細孔に吸
着した不純物を除去することが可能となる。また、例え
ばヒータにセラミックヒータを用いた場合などは、細孔
部を加熱して吸着した不純物を除去するまでに必要な電
力もたかだか数十Wであり、測定開始前にプラズマを点
灯する場合に必要な電力に比べてはるかに少なくて済
む。さらに、プラズマを点灯し続ける際に必要となるプ
ラズマガスの消費も節減できる。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a heater or the like is separately attached to a pore portion separating an atmospheric pressure region and a vacuum region, and means for heating the pores is provided. As a result, without turning on the plasma,
It is possible to remove impurities adsorbed on the pores while keeping the inside of the apparatus including the mass spectrometer at a vacuum. Further, for example, when a ceramic heater is used as the heater, the power required to heat the pores and remove the adsorbed impurities is at most several tens of watts, and when the plasma is turned on before starting the measurement, Much less than the power required. In addition, the consumption of plasma gas required to keep the plasma on can be reduced.

【0009】細孔部にはヒータと同時に冷却手段を設
け、プラズマを点灯して測定を開始する際にはヒータを
切り、細孔部を冷却できるようにする。
A cooling means is provided in the pore portion at the same time as the heater. When the plasma is turned on and the measurement is started, the heater is turned off so that the pore portion can be cooled.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施例1)図1は、本発明を実施するためのMIP/
MS装置全体の構成を示した図である。試料を含む溶液
1は、ガスボンベ2より供給されて、流量計3によって
流量が調整されているキャリアガスとともにネブライザ
4に導入される。ネブライザ4内部で霧化された試料を
含む溶液は、ガスボンベ2より供給されて、流量計5に
よって流量が調整されているプラズマガスとともにプラ
ズマトーチ6に導入される。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a MIP /
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an entire MS device. A solution 1 containing a sample is supplied from a gas cylinder 2 and introduced into a nebulizer 4 together with a carrier gas whose flow rate is adjusted by a flow meter 3. The solution containing the sample atomized inside the nebulizer 4 is supplied from the gas cylinder 2 and introduced into the plasma torch 6 together with the plasma gas whose flow rate is adjusted by the flow meter 5.

【0011】プラズマトーチ6に導入されたプラズマガ
スは、キャビティー7を通して高周波電源8より供給さ
れるマイクロ波電力を受けてプラズマを生成する。霧化
された試料を含む溶液は同様にプラズマトーチ6に導入
され、プラズマによってイオン化される。生成されたイ
オンは大気圧領域と真空領域とを隔てる細孔9を通して
質量分析計を含む装置内部に導入される。
The plasma gas introduced into the plasma torch 6 receives microwave power supplied from a high frequency power supply 8 through a cavity 7 to generate plasma. The solution containing the atomized sample is likewise introduced into the plasma torch 6 and ionized by the plasma. The generated ions are introduced into a device including a mass spectrometer through a pore 9 separating an atmospheric pressure region and a vacuum region.

【0012】質量分析計を含む装置内部は、ロータリー
ポンプ(Rotary Pump ; 以下RPと省略する)13とタ
ーボ分子ポンプ(Turbo Molecular Pump ;以下、TMP
と省略する)14,15及びTMPの後段排気用のRP
16により真空に保たれている。
The inside of the apparatus including the mass spectrometer includes a rotary pump (hereinafter abbreviated as RP) 13 and a turbo molecular pump (hereinafter abbreviated as TMP).
RP for exhaust after 14, 15 and TMP
The vacuum is maintained by 16.

【0013】装置内部に導入された試料はインレンズ1
7を通り四重極質量分析計18に導入され質量分析され
る。質量分析計としては、この他にも、磁場型質量分析
計,イオントラップ型質量分析計,飛行時間型質量分析
計などが使用できることは言うまでもない。質量分析さ
れたイオンは偏向電極19によって偏向され、イオン検
出器20によって検出される。イオンレンズ17,四重
極質量分析計18,偏向電極19などは電源21よりイ
オンを制御するための電圧が印加される。
The sample introduced into the apparatus is an in-lens 1
7 and introduced into a quadrupole mass spectrometer 18 for mass analysis. It goes without saying that a magnetic field type mass spectrometer, an ion trap type mass spectrometer, a time-of-flight type mass spectrometer and the like can be used as the mass spectrometer. The mass-analyzed ions are deflected by the deflection electrode 19 and detected by the ion detector 20. A voltage for controlling ions is applied from a power supply 21 to the ion lens 17, the quadrupole mass spectrometer 18, the deflection electrode 19, and the like.

【0014】ここで大気圧領域と真空領域とを隔てる細
孔9を含む第1フランジ22は、測定時にプラズマを点
灯すると、その熱によって非常に高温になる。そこで細
孔9を含む第1フランジ22を冷却するために、第1フ
ランジ22の内部の流路12に冷却水を流す。また、測
定開始前あるいは測定中以外で質量分析計を含む装置内
部を真空に引く際には、断熱膨張により冷却した細孔9
の周囲に不純物が吸着するのを防ぐため、あるいは細孔
9の周囲に既に吸着している不純物を除去するために、
細孔9を囲むように設置したヒータ10により細孔9を
含む電極を加熱する。ヒータ10の電力はヒータ用電源
11より供給される。また、第1フランジ22後段のス
キマー電極にも加熱手段を設ければ、スキマー電極の細
孔をプラズマ点灯以外の手段で加熱でき、不純物除去が
可能となるため、より好適である。
When the plasma is turned on at the time of measurement, the first flange 22 including the pores 9 separating the atmospheric pressure region and the vacuum region becomes extremely high due to the heat. Then, in order to cool the first flange 22 including the pores 9, cooling water is caused to flow through the flow channel 12 inside the first flange 22. In addition, when the inside of the apparatus including the mass spectrometer is evacuated before the start of the measurement or other than during the measurement, the pores 9 cooled by adiabatic expansion may be used.
In order to prevent impurities from adsorbing around the pores, or to remove impurities already adsorbing around the pores 9,
An electrode including the pores 9 is heated by a heater 10 installed so as to surround the pores 9. The power of the heater 10 is supplied from a power supply 11 for the heater. Further, it is more preferable to provide a heating means also for the skimmer electrode subsequent to the first flange 22 because the pores of the skimmer electrode can be heated by means other than plasma lighting and impurities can be removed.

【0015】(実施例2)本発明の第2の実施例であ
る、図1のフランジ22の具体的な構成の一例を図2に
示す。
(Embodiment 2) FIG. 2 shows an example of a specific configuration of the flange 22 of FIG. 1, which is a second embodiment of the present invention.

【0016】フランジ22を冷却するための冷却水は入
水口24から出水口25へと流される。入水口,出水口
の位置は任意である。ヒータ10はネジ穴23でネジに
より第1フランジ22に接触固定され、細孔9の周囲を
囲むように設置される。またヒータ10は容易に着脱可
能であり、プラズマ点灯時にはヒータを外して測定する
ことが可能である。ヒータ10によってフランジ22を
加熱でき、細孔9の周囲に不純物が吸着されるのを防ぐ
とともに、既に吸着している不純物を除去できる。
Cooling water for cooling the flange 22 flows from an inlet 24 to an outlet 25. The positions of the water inlet and water outlet are arbitrary. The heater 10 is fixed in contact with the first flange 22 by a screw in a screw hole 23, and is installed so as to surround the periphery of the pore 9. The heater 10 can be easily attached and detached, and the measurement can be performed with the heater removed during plasma lighting. The heater 22 can heat the flange 22 to prevent impurities from being adsorbed around the pores 9 and remove impurities already adsorbed.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明によれば、測定を開始するまでの
あいだにプラズマを点灯することなく大気圧領域と真空
領域とを隔てる細孔を加熱でき、細孔が断熱膨張で冷却
されて大気中の不純物を吸着することを防ぐとともに、
すでに吸着している不純物を除去することが可能とな
る。その結果、プラズマを点灯してから測定開始までの
時間を短縮でき、ランニングコストを低減できる。
According to the present invention, the pores separating the atmospheric pressure region and the vacuum region can be heated without turning on the plasma until the start of the measurement, and the pores are cooled by adiabatic expansion to the atmosphere. Prevents impurities from adsorbing inside,
It is possible to remove impurities that have already been adsorbed. As a result, the time from turning on the plasma to the start of measurement can be reduced, and the running cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の装置構成を示すブロック
図。
FIG. 1 is a block diagram showing an apparatus configuration according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の細孔を有するフランジの斜
視図。
FIG. 2 is a perspective view of a flange having pores according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…試料を含む溶液、2…ガスボンベ、3,5…流量
計、4…ネブライザ、6…プラズマトーチ、7…キャビ
ティー、8…高周波電源、9…細孔、10…ヒータ、1
1…ヒータ用電源、12…冷却水流路、13,16…ロ
ータリーポンプ、14,15…ターボ分子ポンプ、17
…インレンズ、18…四重極質量分析計、19…偏向電
極、20…イオン検出器、21…電源、22…第1フラ
ンジ、23…ネジ穴、24…入水口、25…出水口。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solution containing sample, 2 ... Gas cylinder, 3, 5 ... Flow meter, 4 ... Nebulizer, 6 ... Plasma torch, 7 ... Cavity, 8 ... High frequency power supply, 9 ... Porous, 10 ... Heater, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply for heaters, 12 ... Cooling water flow path, 13, 16 ... Rotary pump, 14, 15 ... Turbo molecular pump, 17
... In-lens, 18 quadrupole mass spectrometer, 19 deflection electrode, 20 ion detector, 21 power supply, 22 first flange, 23 screw hole, 24 water inlet, 25 water outlet.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料を含む溶液を大気圧領域でイオン化す
るイオン化手段と、イオン化された試料を、細孔を有す
るフランジで大気圧領域と隔てられた真空領域に上記細
孔を介して導入し、質量分析する分析手段を有する装置
において、上記フランジを加熱する手段と冷却する手段
とを同時に備えたことを特徴とする質量分析装置。
An ionizing means for ionizing a solution containing a sample in an atmospheric pressure region, and introducing the ionized sample into a vacuum region separated from the atmospheric pressure region by a flange having fine holes through the fine holes. A mass spectrometer, comprising: means for mass spectrometric analysis, wherein the mass spectrometer further comprises means for heating the flange and means for cooling the flange.
【請求項2】前記大気圧領域と真空領域とを隔てる細孔
を有するフランジの加熱手段が電気ヒータである請求項
1記載の質量分析装置。
2. The mass spectrometer according to claim 1, wherein the heating means for the flange having pores separating the atmospheric pressure region and the vacuum region is an electric heater.
【請求項3】前記大気圧領域と真空領域とを隔てる細孔
を有するフランジの冷却手段が水冷である請求項1記載
の質量分析装置。
3. The mass spectrometer according to claim 1, wherein the cooling means of the flange having pores separating the atmospheric pressure region and the vacuum region is water-cooled.
JP8326487A 1996-12-06 1996-12-06 Mass spectrometry device Pending JPH10172504A (en)

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JP8326487A JPH10172504A (en) 1996-12-06 1996-12-06 Mass spectrometry device

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JP (1) JPH10172504A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104637777A (en) * 2015-02-16 2015-05-20 江苏天瑞仪器股份有限公司 Reverse air blowing structure for mass spectrometer
CN104637778A (en) * 2015-02-16 2015-05-20 江苏天瑞仪器股份有限公司 Reverse air blowing method for mass spectrometer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104637777A (en) * 2015-02-16 2015-05-20 江苏天瑞仪器股份有限公司 Reverse air blowing structure for mass spectrometer
CN104637778A (en) * 2015-02-16 2015-05-20 江苏天瑞仪器股份有限公司 Reverse air blowing method for mass spectrometer

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