JPH10208690A - 質量分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 余分なスペースを必要しない簡単な構造のも
ので、イオン収束部等の真空室への外気の流入を遮断す
るようにして、効率よいイオン収束系の構成を可能に
し、また電極等のメンテナンスを容易にする。 【解決手段】 インターフェース部２はイオン通路とな
る貫通孔１７ａを有する封止板１７を備えている。封止
板１７は貫通孔１７ａがイオン収束部３に連通する位置
と、封止板１７によってイオン収束部３が封止される位
置との間で、イオン収束部３のイオン引き込み側端面に
沿って移動自在に取り付けている。これにより、イオン
収束部３の内部からゲート弁を取り除いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料をイオン化し
て質量分析を行う質量分析装置に係り、詳しくは、イオ
ン源からのイオンを導入する部分の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】試料をイオン化して質量分析を行う質量
分析装置には、高周波誘導結合プラズマ質量分析装置
（以下、ＩＣＰ／ＭＳという）やエレクトロスプレイ質
量分析装置がある。このうち、ＩＣＰ／ＭＳの概略構成
を図４により説明する。

【０００３】図４に示すように、ＩＣＰ／ＭＳは、基本
的には、イオン源としてのプラズマトーチ１と、インタ
ーフェイス部２と、イオン収束部３と、イオン検出部４
とからなる。

【０００４】前記のインターフェイス部２は、プラズマ
トーチ１からのイオンをサンプリングして導入する部分
で、イオン導入方向に沿って前後に配置されたサンプリ
ングコーン５とスキマコーン６とを備え、両コーン５，
６間に差動排気室７が形成されている。

【０００５】イオン収束部３は、インターフェイス部２
を通じて導入したイオンを次段のイオン検出部４に向け
て収束する部分で、インターフェイス部２とは別個に排
気される排気室８を備え、その内部には、イオン導入方
向に沿ってイオン引き込み電極９とイオンレンズ電極１
０とが配置されている。

【０００６】イオン検出部４は、イオン収束部３で収束
されたイオンを質量分離して検出する部分で、拡散ポン
プ等で真空排気される真空室１１を備え、その内部に
は、四重極型のマスフィルタ１２と、エレクトロンマル
チプライヤのようなイオン検出器１３とが配置されてい
る。

【０００７】上記の構成において、分析時には、イオン
検出部４の真空室１１は通常、１／１０⁶torr程度の高
真空に保持される。これに対して、イオン源の側は大気
圧であり、イオン検出部４内を高真空に維持するため、
上記の差動排気系を構成している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な質量分析装置において、非分析時にポンプの排気運転
を止めると、イオン検出部４やイオン収束部３の内部に
イオン源側の外気が流入して高い圧力になり、早期に分
析を再開できなくなる。そのため、従来は図４にも図示
しているように、イオン収束部３内にスライド式のゲー
ト弁１４を設けて、非分析時にイオン検出部４等の真空
室内への外気の流入を防止しうるようにしている。

【０００９】この場合、イオン収束部３内では、イオン
引き込み電極９をスキマコーン６に近接して配置する必
要があるため、通常、前記のゲート弁１４はイオン引き
込み電極９の後ろ側で、このイオン引き込み電極９とイ
オンレンズ電極１０との間に配置されている。

【００１０】しかしながら、上記のようにゲート弁１４
を設けた構成では、ゲート弁１４がイオン引き込み電極
９とイオンレンズ電極１０とを分離し、また、イオン収
束部３の内部を分割することになるので、次のような課
題があった。

【００１１】（イ）ゲート弁１４が邪魔になって、イオ
ン引き込み電極９とイオンレンズ電極１０とを近接して
配置することができず、効率のよいイオン収束系を構成
できない。

【００１２】（ロ）イオン引き込み電極９やイオンレン
ズ電極１０は、試料が付着することで汚染されるので、
度々取り外して洗浄する必要が生じるが、イオン引き込
み電極９とイオンレンズ電極１０とは、それぞれ別個に
取り出さねばならないので、手間がかかる。

【００１３】（ハ）ゲート弁１４を開けて分析に移行す
る際、ゲート弁１４とスキマーコーン６との間の空間に
ガスが残存していると、イオン検出部４の内部に多量の
ガスが流入することになり、分析値が安定するまで時間
がかかる。そのため、分析を開始する際に、ゲート弁１
４とスキマーコーン６との間の空間も排気する必要があ
るが、この空間の排気は、スキマーコーン６に設けられ
た小径のイオン導入口を通じて行わなくてはならず、そ
の排気に時間を要する。

【００１４】本発明は、上記のような従来の問題に対処
したもので、複雑な機構を用いず、また余分なスペース
を必要とせずに、イオン収束部の前方で外気の流入を遮
断しうるようにして、イオン収束系の効率よい構成を可
能にし、また電極等のメンテナンスを容易にすることを
課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、イオン源で発生するイオンを導入するイ
ンターフェイス部と、このインターフェイス部を通じて
イオンを引き込みイオン検出部に向けて収束するイオン
収束部とを備えた質量分析装置において、前記インター
フェース部は、イオン通路となる貫通孔を有する封止板
を備えており、この封止板を、前記貫通孔がイオン収束
部に連通する位置と、封止板によってイオン収束部が封
止される位置との間で、イオン収束部のイオン引く込み
側端面に沿って移動自在に取り付ける構成とした。

【００１６】

【発明の実施の形態】図面により本発明の一実施の形態
を説明すると、図１ないし図３は、本発明の一実施の形
態に係るＩＣＰ／ＭＳのイオン導入部分を示し、図１は
その縦断面図、図２はプラズマトーチ側からの正面図、
図３は、非分析時の状態を示す縦断面図である。

【００１７】これらの図に示すＩＣＰ／ＭＳが、基本的
に、イオン源としてのプラズマトーチ１と、このプラズ
マトーチ１からのイオンをサンプリングして導入するイ
ンターフェイス部２と、インターフェイス部２を通じて
導入したイオンを収束するイオン収束部３のほかに、イ
オン収束部３で収束されたイオンを質量分離して検出す
るイオン検出部を有する点は、前記した従来のＩＣＰ／
ＭＳと同じである。

【００１８】この実施の形態のＩＣＰ／ＭＳでは、イオ
ン導入部分であるインターフェイス部２およびイオン収
束部３の前半部分の構成に特徴があるので、図１ないし
図３においては前記イオン導入部分のみを図示すること
とし、イオン収束部３の後半部分およびイオン検出部に
ついては、従来と変わらないものとして、その図示およ
び説明を省略する。なお、図１ないし図３において、従
来の装置の各部に対応する部分は図４と同一の符号で示
す。

【００１９】この実施の形態では、イオン収束部３のイ
オン引き込み側端面に、内向きフランジ状で中央に通孔
１５ａのある区画壁１５が取り付けられている。この区
画壁１５の前面部には、広幅の凹部１６が通孔１５ａの
前面を走る形で径方向に形成され、この凹部１６内に、
通孔１５ａを封止するための封止板１７がスライド自在
に嵌入されている。凹部１６の両側には、封止板１７の
スライド方向を規制するガイド１８が取り付けられ、凹
部１６の底面にはＯリング１９が設けられている。

【００２０】封止板１７は、凹部１６内でスライドする
ことにより区画壁１５の通孔１５ａを封止するものであ
るが、また、インターフェイス部２の基部となる板体で
あって、そのほぼ中央には、区画壁１５の通孔１５ａと
連通してイオン通路となる貫通孔１７ａが形成されてい
る。そして、この貫通孔１７ａの前後にサンプリングコ
ーン５とスキマコーン６とがそれぞれ取り付けられてい
る。サンプリングコーン５は、貫通孔１７ａのイオン導
入側端縁に設けられており、スキマーコーン６は貫通孔
１７ａのイオン導出側端縁に設けられている。そして、
サンプリングコーン５とスキマーコーン６とで挟まれた
貫通孔１７ａによって差動排気室７が構成されている。
このようにして両コーン５，６と差動排気室７とを有す
る封止板１７がインターフェイス部２となっている。

【００２１】なお、封止板１７には、差動排気室７から
の排気管２０が接続されている。また、区画壁１５の内
部には冷却水の通路２１が形成されている。

【００２２】イオン収束部３の差動排気室８内では、イ
オン引き込み電極９とイオンレンズ電極１０とは互いに
近接した位置に配置されて、互いに一体に組み立てられ
ている。

【００２３】上記の構成において、分析時には、封止板
１７を図１および図２に示す位置にまでスライドさせて
おけばよい。その位置では、封止板１７の貫通孔１７ａ
が区画壁１５の通孔１５ａに連通し、サンプリングコー
ン５およびスキマコーン６がイオン導入の軸線上に位置
することになり、これらコーン５，６のイオン導入口を
通じて、プラズマトーチ１で発生するイオンがイオン収
束部３内に導入される。

【００２４】非分析時、封止板１７を区画壁１５の前面
でスライドさせて、図３に示す位置まで移動させると、
封止板１７の平板部分がＯリング１９に密着して通孔１
５ａを封止することになり、これによって、プラズマト
ーチ１側からイオン収束部３内への外気の流入は確実に
遮断され、イオン収束部３やイオン検出部等の真空室
は、高真空に維持される。そのため、非分析時、イオン
収束部３内にはガス漏れがなく、このようなガスによる
各電極９，１０の汚染のおそれはない。

【００２５】このように、封止板１７が通孔１５ａを遮
断する位置にまでスライドした状態では、サンプリング
コーン５とスキマコーン６とは、プラズマトーチ１と対
面する位置から外れ、前面にスペースがある位置に移る
ので、両コーン５，６の取り外しや洗浄等のメンテナン
スが容易になる。

【００２６】イオン収束部３内でイオン引き込み電極９
やイオンレンズ電極１０の取り替えが必要となった場
合、これらは一体であるから、一括して取り出せばよ
い。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、非分析時において、インター
フェース部を構成する封止板により、イオン収束部等の
真空室内への外気の流入を遮断しうるようにしたもの
で、イオン収束部内のゲート弁が省略されることにな
り、イオン収束部内では、イオン引き込み電極とイオン
レンズ電極とを近接配置して、効率のよいイオン収束系
を構成できるばかりでなく、これら電極は一括して脱着
することができる。

【００２８】また、サンプリングコーンとスキマコーン
とを、プラズマトーチと対面する位置から外すことがで
きるので、これらコーンのメンテナンスを容易に行うこ
とができる。

【００２９】さらに、インターフェイス部を構成する封
止板を、イオン収束部のイオン引き込み側端面に沿って
移動するだけであるから、構造が簡単で複雑な機構を必
要とせず、また余分なスペースも必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るＩＣＰ／ＭＳのイ
オン導入部分の縦断面図である。

【図２】上記イオン導入部分のプラズマトーチ側からの
正面図である。

【図３】上記イオン導入部分の非分析時の状態を示す縦
断面図である。

【図４】従来のＩＣＰ／ＭＳの概略構成図である。

【符号の説明】

１…プラズマトーチ（イオン源） ２…
インターフェイス部 ３…イオン収束部 ５…サンプリングコーン ６…
スキマコーン ７…差動排気室 １５…区画壁 １５ａ…
通孔 １７…封止板 １７ａ…貫通孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン源で発生するイオンを導入するイ
   ンターフェイス部と、このインターフェイス部を通じて
   イオンを引き込み、イオン検出部に向けて収束するイオ
   ン収束部とを備えた質量分析装置であって、 前記インターフェース部は、イオン通路となる貫通孔を
   有する封止板を備えており、この封止板を、前記貫通孔
   がイオン収束部に連通する位置と、封止板によってイオ
   ン収束部が封止される位置との間で、イオン収束部のイ
   オン引き込み側端面に沿って移動自在に取り付けたこと
   を特徴とする質量分析装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の質量分析装置であって、
   前記貫通孔のイオン導入側端縁にサンプリングコーンを
   設ける一方、前記貫通孔のイオン導出側端縁にスキマー
   コーンを設けたことを特徴とする質量分析装置。