JPH10318984A - 誘導結合プラズマ質量分析装置 - Google Patents

誘導結合プラズマ質量分析装置

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JPH10318984A
JPH10318984A JP9130133A JP13013397A JPH10318984A JP H10318984 A JPH10318984 A JP H10318984A JP 9130133 A JP9130133 A JP 9130133A JP 13013397 A JP13013397 A JP 13013397A JP H10318984 A JPH10318984 A JP H10318984A
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vacuum chamber
vacuum
pump
mass spectrometer
evacuation means
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Tetsumasa Itou
哲雅 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 第一真空室の真空排気手段であるロータリー
ポンプは高周波プラズマの動作中にのみ稼働し、稼働に
よって発熱する。同じきょう体内にある制御回路の環境
温度を変化させ、質量分析計の出力信号のドリフトの原
因となっていた。安定な出力信号が得られる安価な誘導
結合プラズマ質量分析装置を提供すること。 【解決手段】 第一真空室排気手段のロータリーポンプ
を第二及び第三真空室排気手段のターボ分子ポンプの補
助ポンプと共用することにより、定常的に作動するロー
タリーポンプ1台の構成にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、試料溶液中の微量不純
物元素の同定・定量を行う誘導結合プラズマ質量分析装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の技術を図2を用いて説明する。図
2において、1は高周波プラズマであり、霧化した試料
溶液は、高周波プラズマ1に導入され、プラズマ化され
ている。2は高周波プラズマ1をサンプリングして第一
真空室に導くサンプリングオリフィスであり、3は第一
真空室21から高周波プラズマ1を第二真空室22に導
くスキマーオリフィスである。4はイオンレンズでスキ
マーオリフィス3を通過した高周波プラズマ1中のプラ
スイオンを収束し、第二真空室22と第三真空室23の
隔壁5に設けられたオリフィス24を介して、収束され
たプラスイオンを質量分析計6に導入する。質量分析計
6は前記プラスイオンを質量分離し質量から不純物元素
の同定を行い、イオン計数率から定量を行う。各真空室
の真空を維持するために、真空排気手段として第一真空
室21に排気手段のロータリーポンプ7、第二真空室2
2に排気手段のターボ分子ポンプ8、第三真空室23に
排気手段のターボ分子ポンプ9、さらに前記ターボ分子
ポンプ8、9の補助ポンプ用としてロータリーポンプ1
0が設けられている。
【0003】装置の動作をさらに詳細に説明する。装置
には動作状態と待機状態の2つの状態が存在する。待機
状態は真空室内(第二真空室22及び第三真空室23)
にあるイオンレンズ4及び、質量分析計6を真空中雰囲
気に保ち、いつでも分析ができる状態に維持している状
態になっている。つまり、通常スキマーオリフィス3の
直後のゲートバルブ(図示せず)を閉じ、第2真空室2
2の排気手段であるターボ分子ポンプ8及び第3真空室
排気23の排気手段であるターボ分子ポンプ9、および
各ターボ分子ポンプ8、9の補助ポンプであるロータリ
ーポンプ10を動作させ第二真空室22と第三真空室2
3を真空に維持した状態である。
【0004】なお、この状態では高周波プラズマ1は消
灯、ロータリーポンプ7は停止の状態である。各部の圧
力は第一真空室が大気圧、第二真空室22は10のマイ
ナス4乗から10の7乗Torr、第三真空室23も同
じく10のマイナス4乗から10の7乗Torrであ
る。動作状態は本装置が分析装置として機能している状
態である。待機状態から、高周波プラズマ1を点灯しサ
ンプリングオリフィス2に接触させ、スキマーオリフィ
ス3の直後のゲートバルブ(図示せず)を開き、ロータ
リーポンプ7を作動させることにより動作状態に移る。
動作状態では、高周波プラズマ1中に含まれる不純物イ
オンがサンプリングオリフィス2、スキマーオリフィス
3、イオンレンズ4、隔壁5のオリフィス24を介して
質量分析計6に運ばれる。質量分析計6で不純物イオン
を質量分離し質量から不純物元素の同定を行いイオン計
数率から定量が行われる。
【0005】このとき通常、第一真空室21はロータリ
ーポンプ7によって排気され、圧力は1〜5Torrであ
る。また、第二真空室はターボ分子ポンプ8により排気
され、圧力は10のマイナス3乗〜5乗Torrであ
る。第三真空室はターボ分子ポンプ9で排気され、圧力
は10のマイナス4乗〜6乗Torrである。なお、ロ
ータリーポンプ10は前記各ターボ分子ポンプ8、9の
補助ポンプとして構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の技術には
次のような課題がある。第一真空室21の真空排気手段
であるロータリーポンプ7は高周波プラズマ1の動作中
にのみ稼働し、稼働によって発熱する。ローターポンプ
7は装置に内蔵することが多く、同じきょう体内にある
制御回路の環境温度を変化させることになり、質量分析
計6の出力信号のドリフトの原因となっていた。
【0007】本発明は以上のような課題を解決して、安
定な出力信号が得られる誘導結合プラズマ質量分析装置
を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、第一真空室排
気手段のロータリーポンプを第二及び第三真空室排気手
段のターボ分子ポンプの補助ポンプと共用することによ
り、定常的に作動するロータリーポンプ1台で構成し
た。従来の構成では2台のロータリーポンプが必要で、
このうち第一真空室を排気するロータリーポンプはプラ
ズマの点灯に応じて動作、停止を繰り返し、ポンプの作
動に伴う断続的な発熱があった。しかし、本発明による
と、これを定常的に動作する1台のロータリーポンプで
構成できるため発熱が定常的になり、環境温度の影響を
受ける制御回路を安定に作動させることができる。その
結果として、安定な出力信号が得られる誘導結合プラズ
マ質量分析装置を提供できる。
【0009】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
いて説明する。
【0010】
【実施例】以下に図1を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1において、1は高周波プラズマであり、霧化し
た試料溶液が導入され、試料はプラズマ状態になってい
る。2は高周波プラズマ1をサンプリングして第一真空
室21に導くサンプリングオリフィスであり、3は第一
真空室21から高周波プラズマ1を第二真空室22に導
くスキマーオリフィスである。4はイオンレンズであ
り、スキマーオリフィス3を通過したプラズマ中のプラ
スイオンを収束し、収束されたプラスイオンを第二真空
室22と第三真空室23の隔壁5に設けられたオリフィ
ス24を介して、質量分析計6に導入する。質量分析計
6は前記プラスイオンを質量分離し質量から不純物元素
の同定を行いイオン計数率から定量を行う。8は第二真
空室22の排気手段であるターボ分子ポンプであり、通
常作動状態で、第二真空室22の圧力は10のマイナス
3乗〜5乗Torrになっている。9は第三真空室23
の排気手段であるターボ分子ポンプであり、通常作動状
態で第三真空室23の圧力は10のマイナス4乗〜6乗
Torrになっている。10は各ターボ分子ポンプ8、
9の補助ポンプであるロータリーポンプである。ロータ
リーポンプ10は2方バルブ11を介して第一真空室2
1に接続され第一真空室21の真空排気手段を兼ねてい
る。
【0011】次に動作について更に詳細に説明する。動
作は待機状態と動作状態の2動作からなる。待機状態は
真空室内(第二真空室22及び第三真空室23)にある
イオンレンズ4及び、質量分析計6を真空雰囲気内に保
ち、いつでも分析ができる状態に維持している。通常ス
キマーオリフィス3の直後のゲートバルブ(図示せず)
を閉じ、ターボ分子ポンプ8及びターボ分子ポンプ9、
補助ポンプ10を動作させ第二真空室22と第三真空室
23を真空に維持する。待機状態から高周波プラズマ1
を点灯し、前記スキマーオリフィス3の直後のゲートバ
ルブ(図示せず)を開き、2方バルブ11を開くことに
より動作状態に移行する。すると、第一真空室21はロ
ータリーポンプ10によって真空排気され圧力が1〜5
Torrになり、サンプリングオリフィス3から試料イ
オンを含んだプラズマが第一真空室21にサンプリング
される。第一真空室にサンプリングされたプラズマは第
二真空室22がターボ分子ポンプ8によって真空排気さ
れている。従って、第一真空室21と第二真空室22の
隔壁に設けられたスキマーオリフィス3を通過して、第
二真空室22にはいる。第二真空室22にはイオンレン
ズ4があり、このイオンレンズ4によってスキマーオリ
フィス4を通過したプラズマに含まれるプラスイオンだ
けが所定の条件にて収束される。収束されたプラスイオ
ンは第二真空室22と第三真空室23の隔壁5に設けら
れた差動オリフィス5を介して、質量分析計6に導入さ
れる。質量分析計6は前記プラスイオンを質量分離し質
量から不純物元素の同定を行いイオン計数率から定量を
行う。
【0012】なお、第三真空室23はターボ分子ポンプ
9によって真空排気され質量分析計6が作動できる圧力
(10のマイナス4乗〜6乗Torr)に維持されてい
る。このとき各ターボ分子ポンプ8、9の背圧は第一真
空室を排気しているロータリーポンプ10のよって真空
排気されている。以上要約すると、質量分析部が直列接
続された3個の真空室21、22、23からなり第一の
真空室21はプラズマに接触し、プラズマをサンプリン
グするサンプリングオリフィス2を持つ。そして、第一
真空室21と第二真空室22とはスキマーオリフィス3
を介して連結されており、さらに第二真空室22と第三
真空室23とは同室の隔壁に形成された差動オリフィス
24で連結されている。各真空室21、22、23が真
空排気手段により真空排気される。第二真空室22と第
三真空室23とはそれぞれ独立した真空排気手段8、9
を有している。それぞれ独立した真空排気手段8、9は
共通の補助排気手段10により補助排気されている。更
に、補助排気手段10は、流体力学的にオン・オフする
バルブ11を介して第一真空室21に接続されているこ
と誘導結合プラズマ質量分析装置である。
【0013】
【発明の効果】従来の構成では2台のロータリーポンプ
が必要で、このうち第一真空室を排気するロータリーポ
ンプはプラズマの点灯に応じて動作、停止を繰り返し、
ポンプの作動に伴う断続的な発熱があったが、本発明に
よると、定常的に動作する1台のロータリーポンプで構
成するため発熱が定常的になり、環境温度の影響を受け
る制御回路を安定に作動させることができる。
【0014】その結果として、安定な出力信号が得られ
る誘導結合プラズマ質量分析装置を提供できる。また従
来構成では最低2台のロータリーポンプが必要であった
がこれを1台で構成できることから大幅なコストダウン
ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の誘導結合プラズマ分析装置の模式断面
図である。
【図2】従来の誘導結合プラズマ分析装置の模式断面図
である。
【符号の説明】 1 高周波プラズマ 2 サンプリングコーン 3 スキマーコーン 4 イオンレンズ 5 隔壁 6 質量分析計 7 ロータリーポンプ 8、9 ターボ分子ポンプ 10 ロータリーポンプ 11 2方バルブ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 質量分析部が直列接続された3個の真空
    室からなり第一の真空室は前記プラズマに接触しプラズ
    マをサンプリングするサンプリングオリフィスを持つ
    と,ともに第二真空室とはスキマーオリフィスを介して
    連結されており、さらに第二真空室と第三真空室は同室
    の隔壁に形成された差動オリフィスで連結され、各真空
    室が真空排気手段により真空排気される誘導結合プラズ
    マ質量分析装置において、第一真空室の排気手段がロー
    タリーポンプでありかつ、第2真空室及び第3真空室の
    真空排気手段がターボ分子ポンプでありかつ、前記ター
    ボ分子ポンプの補助ポンプがロータリーポンプである装
    置において、前記ターボ分子ポンプの補助ポンプと第一
    真空室を2方バルブ介して接続し、前記補助ポンプを第
    一真空室の真空排気手段とすることを特長とする誘導結
    合プラズマ質量分析装置。
  2. 【請求項2】 質量分析部が直列接続された3個の真空
    室からなり第一の真空室は前記プラズマに接触しプラズ
    マをサンプリングするサンプリングオリフィスを持つ
    と,ともに第二真空室とはスキマーオリフィスを介して
    連結されており、さらに第二真空室と第三真空室は同室
    の隔壁に形成された差動オリフィスで連結され、各真空
    室が真空排気手段により真空排気される誘導結合プラズ
    マ質量分析装置において、前記第二真空室と第三真空室
    とはそれぞれ独立した真空排気手段を有し、前記それぞ
    れ独立した真空排気手段は共通の補助排気手段により補
    助排気され、更に前記補助排気手段は、流体力学的にオ
    ン・オフするバルブを介して前記第一真空室に接続され
    ていることを特徴とする誘導結合プラズマ質量分析装
    置。
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