JPH1069880A - 四重極質量分析計 - Google Patents
四重極質量分析計Info
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- JPH1069880A JPH1069880A JP8228472A JP22847296A JPH1069880A JP H1069880 A JPH1069880 A JP H1069880A JP 8228472 A JP8228472 A JP 8228472A JP 22847296 A JP22847296 A JP 22847296A JP H1069880 A JPH1069880 A JP H1069880A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 四重極質量分析計の電源回路において、１つ
の共振回路で小型化し、共振の調整を容易とする。 【解決手段】 四重極質量分析計において、高周波電源
１と、正負の直流電圧を出力する直流電源２１ａ，２１
ｂと、四重極の電極間のキャパシタンス成分Ｃ１にイン
ダクタンス成分Ｌ１を直列接続して形成されるＬＣ直列
共振回路と、コンデンサと、不平衡−平衡回路を備え、
高周波電源の両出力端にコンデンサと不平衡−平衡回路
を介してＬＣ直列共振回路を接続し、ＬＣ直列共振回路
に直流電源２１ａ，２１ｂを接続してキャパシタンス成
分Ｃ１の両端に正負の直流電圧を印加することによっ
て、四重極の電極に直流電圧と高周波電圧との重畳電圧
を印加する。
の共振回路で小型化し、共振の調整を容易とする。 【解決手段】 四重極質量分析計において、高周波電源
１と、正負の直流電圧を出力する直流電源２１ａ，２１
ｂと、四重極の電極間のキャパシタンス成分Ｃ１にイン
ダクタンス成分Ｌ１を直列接続して形成されるＬＣ直列
共振回路と、コンデンサと、不平衡−平衡回路を備え、
高周波電源の両出力端にコンデンサと不平衡−平衡回路
を介してＬＣ直列共振回路を接続し、ＬＣ直列共振回路
に直流電源２１ａ，２１ｂを接続してキャパシタンス成
分Ｃ１の両端に正負の直流電圧を印加することによっ
て、四重極の電極に直流電圧と高周波電圧との重畳電圧
を印加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、質量スペクトル等
の分析に用いる四重極質量分析計に関する。
の分析に用いる四重極質量分析計に関する。
【０００２】
【従来の技術】イオン化した試料を質量／電荷数の比に
応じて分離し検出し、これによって、質量スペクトルを
測定することは一般に質量分析として知られている。そ
して、質量スペクトルのピーク位置から試料の定性分析
を行うことができ、また、ピークの強度から定量分析を
行うことができる。このイオン化した試料を質量／電荷
数の比に応じて分離，検出する手段として四重極型方式
が知られている。図５は従来から知られる四重極型方式
による質量分析計を説明するための概略構成図である。
図５において、四重極質量分析計は、イオン源１１と検
出器１３との間に四重極マスフィルタ１２を備える。四
重極マスフィルタ１２は４本の電極により四重極を構成
し、四重極の電極のうち、相対する電極を一対として各
々に正および負の直流電圧Ｕ（＋Ｕ，−Ｕ）と高周波電
圧Ｖcos ωｔを重畳した電圧±（Ｕ＋Ｖcos ωｔ）を印
加し、イオン源１１で生成したイオン電流を加速して電
極間隙に導き、電極間を通過するイオンのみを検出器１
３で検出している。この四重極の電極を通過するイオン
は、電荷数ｚに対する質量ｍの比ｍ／ｚが直流電圧と高
周波電圧との比と比例関係にあるため、Ｕ／Ｖを一定に
保持しながらＶを変化させることによって、各質量に対
するイオンを検出している。この印加電圧を調節する制
御回路１５内には、正および負の直流電圧Ｕを生成する
直流電源２１と高周波電圧Ｖcos ωt を生成する高周波
電源２２と両電圧を重畳する重畳回路２３とを備えてい
る。
応じて分離し検出し、これによって、質量スペクトルを
測定することは一般に質量分析として知られている。そ
して、質量スペクトルのピーク位置から試料の定性分析
を行うことができ、また、ピークの強度から定量分析を
行うことができる。このイオン化した試料を質量／電荷
数の比に応じて分離，検出する手段として四重極型方式
が知られている。図５は従来から知られる四重極型方式
による質量分析計を説明するための概略構成図である。
図５において、四重極質量分析計は、イオン源１１と検
出器１３との間に四重極マスフィルタ１２を備える。四
重極マスフィルタ１２は４本の電極により四重極を構成
し、四重極の電極のうち、相対する電極を一対として各
々に正および負の直流電圧Ｕ（＋Ｕ，−Ｕ）と高周波電
圧Ｖcos ωｔを重畳した電圧±（Ｕ＋Ｖcos ωｔ）を印
加し、イオン源１１で生成したイオン電流を加速して電
極間隙に導き、電極間を通過するイオンのみを検出器１
３で検出している。この四重極の電極を通過するイオン
は、電荷数ｚに対する質量ｍの比ｍ／ｚが直流電圧と高
周波電圧との比と比例関係にあるため、Ｕ／Ｖを一定に
保持しながらＶを変化させることによって、各質量に対
するイオンを検出している。この印加電圧を調節する制
御回路１５内には、正および負の直流電圧Ｕを生成する
直流電源２１と高周波電圧Ｖcos ωt を生成する高周波
電源２２と両電圧を重畳する重畳回路２３とを備えてい
る。
【０００３】上記のように、四重極質量分析計では、一
方の電極対には正の直流電圧（＋Ｕ）と高周波電圧Ｖco
s ωt とを重畳した電圧（Ｕ＋Ｖcos ωt ）を印加し、
他方の電極対には負の直流電圧（−Ｕ）と高周波電圧Ｖ
cos ωt とを重畳した電圧（（−Ｕ−Ｖcos ωt ）を印
加する必要がある。
方の電極対には正の直流電圧（＋Ｕ）と高周波電圧Ｖco
s ωt とを重畳した電圧（Ｕ＋Ｖcos ωt ）を印加し、
他方の電極対には負の直流電圧（−Ｕ）と高周波電圧Ｖ
cos ωt とを重畳した電圧（（−Ｕ−Ｖcos ωt ）を印
加する必要がある。
【０００４】しかしながら、通常、高周波電源の一方の
端子は接地端子であるため、図６の高周波電源と四重極
との接続を説明する図に示すように、通常の高周波電源
３１の各端子に対して、単に直流電源２１ａおよび２１
ｂを接続すると、高周波の出力が非平衡であるため四重
極１６の一方の電極対が接地電位に固定され、直流電圧
が印加できないこと、高周波電源の出力電圧がそのまま
四重極電極に印加されるため、高周波電圧の使い方が非
常に効率の悪いものとなること、直流電圧が高周波電源
側に回り込んで、高周波電源が破壊されることなどの問
題点がある。
端子は接地端子であるため、図６の高周波電源と四重極
との接続を説明する図に示すように、通常の高周波電源
３１の各端子に対して、単に直流電源２１ａおよび２１
ｂを接続すると、高周波の出力が非平衡であるため四重
極１６の一方の電極対が接地電位に固定され、直流電圧
が印加できないこと、高周波電源の出力電圧がそのまま
四重極電極に印加されるため、高周波電圧の使い方が非
常に効率の悪いものとなること、直流電圧が高周波電源
側に回り込んで、高周波電源が破壊されることなどの問
題点がある。
【０００５】そこで、従来の四重極質量分析計用の電源
では、図７の電源回路の概略ブロック図に示すように、
高周波トランスを用いた回路が使用されている。図７に
おいて、高周波電源３１に高周波トランス３２を接続
し、この高周波トランス３２の各端子に直流電源２１ａ
および２１ｂを接続し、これによって、片側接地出力の
高周波を接地電位に対して平衡な高周波出力に変換し、
かつ高周波出力を増幅し、しかも高周波電源側と直流的
に絶縁した状態にして、高周波電圧と直流電圧とを重畳
し四重極１６への印加を可能にしている。
では、図７の電源回路の概略ブロック図に示すように、
高周波トランスを用いた回路が使用されている。図７に
おいて、高周波電源３１に高周波トランス３２を接続
し、この高周波トランス３２の各端子に直流電源２１ａ
および２１ｂを接続し、これによって、片側接地出力の
高周波を接地電位に対して平衡な高周波出力に変換し、
かつ高周波出力を増幅し、しかも高周波電源側と直流的
に絶縁した状態にして、高周波電圧と直流電圧とを重畳
し四重極１６への印加を可能にしている。
【０００６】図８は、従来の四重極質量分析計用の電源
の等価回路図である。図８において、高周波トランス３
２はＭ結合した２つのコイル（インダクタンスＬａ，Ｌ
ｂ）を備えており、一方のインダクタンスＬａを高周波
電源３１に接続し、他方のインダクタンスＬｂを四重極
に接続し、Ｍ結合を挟んで両側でＬＣ共振回路を構成し
ている。高周波電源３１側のＬＣ共振回路は、調整用の
キャパシタンスＣａあるいは高周波電源３１自体が持つ
キャパシタンス分と高周波トランス３２のインダクタン
スＬａとによって構成され、また、四重極側のＬＣ共振
回路は、四重極の電極間のキャパシタンスＣｂと高周波
トランス３２のインダクタンスＬｂとによって構成され
る。通常、インダクタンスＬｂには直流出力±Ｖが短絡
しないように、間にコンデンサが挿入されている。そし
て、これら２つのＬＣ共振回路をＭ結合することによっ
て、高周波電源側と四重極電極側を直流的に絶縁し、片
側接地出力である高周波電圧を平衡出力に変換しつつ、
共振回路によって高周波電圧の昇圧を行っている。な
お、検波回路３は、Ｕ／Ｖを一定に制御するために、高
周波電圧の波高値Ｖを検出する回路である。
の等価回路図である。図８において、高周波トランス３
２はＭ結合した２つのコイル（インダクタンスＬａ，Ｌ
ｂ）を備えており、一方のインダクタンスＬａを高周波
電源３１に接続し、他方のインダクタンスＬｂを四重極
に接続し、Ｍ結合を挟んで両側でＬＣ共振回路を構成し
ている。高周波電源３１側のＬＣ共振回路は、調整用の
キャパシタンスＣａあるいは高周波電源３１自体が持つ
キャパシタンス分と高周波トランス３２のインダクタン
スＬａとによって構成され、また、四重極側のＬＣ共振
回路は、四重極の電極間のキャパシタンスＣｂと高周波
トランス３２のインダクタンスＬｂとによって構成され
る。通常、インダクタンスＬｂには直流出力±Ｖが短絡
しないように、間にコンデンサが挿入されている。そし
て、これら２つのＬＣ共振回路をＭ結合することによっ
て、高周波電源側と四重極電極側を直流的に絶縁し、片
側接地出力である高周波電圧を平衡出力に変換しつつ、
共振回路によって高周波電圧の昇圧を行っている。な
お、検波回路３は、Ｕ／Ｖを一定に制御するために、高
周波電圧の波高値Ｖを検出する回路である。
【０００７】上記したように、従来の四重極質量分析計
では、高周波電極と四重極電極の間に高周波トランスを
使用することによって、高周波出力を平衡に変換しつ
つ、共振回路によって昇圧し、直流電圧の高周波電源側
への回り込みを防ぎながら、直流電圧と高周波電圧とを
重畳して四重極電極に印加している。
では、高周波電極と四重極電極の間に高周波トランスを
使用することによって、高周波出力を平衡に変換しつ
つ、共振回路によって昇圧し、直流電圧の高周波電源側
への回り込みを防ぎながら、直流電圧と高周波電圧とを
重畳して四重極電極に印加している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の四重極質量分析
計では、高周波トランスのＭ結合を挟んで両側に２つの
独立したＬＣ共振回路を使用している。四重極質量分析
計の高周波回路において、共振回路は最も大きなサイズ
を占めているが、サイズを小さくする程効率が低下する
ため、容易に小型を行うことができない。従来のように
２つの共振回路を使用することは、サイズが非常に大き
くなるという問題点がある。また、２つの共振回路を使
用するため、両共振回路の共振調整をそれぞれ独立して
行う必要があり、しかも２つの共振回路をＭ結合させる
と共振点がずれるため、結合後に再度共振調整を行う必
要があるという難点もある。
計では、高周波トランスのＭ結合を挟んで両側に２つの
独立したＬＣ共振回路を使用している。四重極質量分析
計の高周波回路において、共振回路は最も大きなサイズ
を占めているが、サイズを小さくする程効率が低下する
ため、容易に小型を行うことができない。従来のように
２つの共振回路を使用することは、サイズが非常に大き
くなるという問題点がある。また、２つの共振回路を使
用するため、両共振回路の共振調整をそれぞれ独立して
行う必要があり、しかも２つの共振回路をＭ結合させる
と共振点がずれるため、結合後に再度共振調整を行う必
要があるという難点もある。
【０００９】また、高周波トランスに使用されるＭ結合
回路は、２つの大きな共振回路の物理的配置によって結
合度と共振特性が変化するため物理的配置に制限があ
り、電源装置が大型化し、電源装置の設計に自由度が減
少するという問題点もある。
回路は、２つの大きな共振回路の物理的配置によって結
合度と共振特性が変化するため物理的配置に制限があ
り、電源装置が大型化し、電源装置の設計に自由度が減
少するという問題点もある。
【００１０】そこで、本発明は前記した従来の四重極質
量分析計の問題点を解決し、四重極質量分析計の電源回
路において、一つの共振回路で小型の電源回路を構成す
ることを目的とし、また、共振の調整が容易な電源回路
を構成することを目的とする。
量分析計の問題点を解決し、四重極質量分析計の電源回
路において、一つの共振回路で小型の電源回路を構成す
ることを目的とし、また、共振の調整が容易な電源回路
を構成することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の四重極質量分析
計は、四重極に直流電圧と高周波電圧との重畳電圧を供
給して四重極マスフィルタを形成し、イオン源からのイ
オン電流を該四重極マスフィルタを通して検出器で検出
する四重極質量分析計において、高周波電源と、正負の
直流電圧を出力する直流電源と、四重極の電極間のキャ
パシタンス成分にインダクタンス成分を直列接続して形
成される１つのＬＣ直列共振回路と、直流成分をカット
するための結合コンデンサと、高周波電位を高周波電源
とアイソレートするための不平衡平衡変換回路とを備
え、高周波電源の両出力端に結合コンデンサと不平衡平
衡変換回路を介してＬＣ直列共振回路を接続し、ＬＣ直
列共振回路に直流電源を接続してキャパシタンス成分の
両端に正負の直流電圧を印加することによって、四重極
の電極に直流電圧と高周波電圧との重畳電圧を印加する
ものであり、これによって、高周波トランスを使用する
ことなく、１つの共振回路で小型でかつ共振の調整が容
易な電源回路を構成することができる。
計は、四重極に直流電圧と高周波電圧との重畳電圧を供
給して四重極マスフィルタを形成し、イオン源からのイ
オン電流を該四重極マスフィルタを通して検出器で検出
する四重極質量分析計において、高周波電源と、正負の
直流電圧を出力する直流電源と、四重極の電極間のキャ
パシタンス成分にインダクタンス成分を直列接続して形
成される１つのＬＣ直列共振回路と、直流成分をカット
するための結合コンデンサと、高周波電位を高周波電源
とアイソレートするための不平衡平衡変換回路とを備
え、高周波電源の両出力端に結合コンデンサと不平衡平
衡変換回路を介してＬＣ直列共振回路を接続し、ＬＣ直
列共振回路に直流電源を接続してキャパシタンス成分の
両端に正負の直流電圧を印加することによって、四重極
の電極に直流電圧と高周波電圧との重畳電圧を印加する
ものであり、これによって、高周波トランスを使用する
ことなく、１つの共振回路で小型でかつ共振の調整が容
易な電源回路を構成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。本発明の四重極質量分析
計は、前記図５に示すように、イオン源１１と検出器１
３との間に四重極マスフィルタ１２を備え、直流電源２
１からの正，負の直流電圧＋Ｕ，−Ｕと、高周波電源２
２から数ＭＨｚの周波数の高周波電圧Ｖcos ωt の両電
圧を重畳回路２３で重畳した電圧（Ｕ＋Ｖcos ωt ），
（−Ｕ−Ｖcosωt ）を四重極の電極対に印加してい
る。そして、Ｕ／Ｖを一定とするとともにＶを変化させ
て、四重極マスフィルタ１２にイオンを通過させ検出器
１３で検出することによって、各質量に対するイオンを
検出する。
参照しながら詳細に説明する。本発明の四重極質量分析
計は、前記図５に示すように、イオン源１１と検出器１
３との間に四重極マスフィルタ１２を備え、直流電源２
１からの正，負の直流電圧＋Ｕ，−Ｕと、高周波電源２
２から数ＭＨｚの周波数の高周波電圧Ｖcos ωt の両電
圧を重畳回路２３で重畳した電圧（Ｕ＋Ｖcos ωt ），
（−Ｕ−Ｖcosωt ）を四重極の電極対に印加してい
る。そして、Ｕ／Ｖを一定とするとともにＶを変化させ
て、四重極マスフィルタ１２にイオンを通過させ検出器
１３で検出することによって、各質量に対するイオンを
検出する。
【００１３】図１は、上記四重極質量分析計の電源回路
部分の一実施形態を説明するための概略ブロック図であ
る。図１において、符号１０は四重極マスフィルタの電
極間で形成されるキャパシタンス１０を表しており、本
発明の電源回路は、このキャパシタンスＣ１に対して直
流電圧と高周波電圧との重畳電圧を供給するものであ
る。符号１で示す破線部分は高周波電源であり、本発明
の電源回路は、この高周波電源１と電極によるキャパシ
タンス１０との間にコイル２（インダクタンスＬ１）を
直列に接続してＬＣ直列共振回路を構成し、このＬＣ直
列共振回路に正の直流電圧＋Ｕを供給する直流電源２１
ａと負の直流電圧−Ｕを供給する直流電源２１ｂとを接
続して構成している。
部分の一実施形態を説明するための概略ブロック図であ
る。図１において、符号１０は四重極マスフィルタの電
極間で形成されるキャパシタンス１０を表しており、本
発明の電源回路は、このキャパシタンスＣ１に対して直
流電圧と高周波電圧との重畳電圧を供給するものであ
る。符号１で示す破線部分は高周波電源であり、本発明
の電源回路は、この高周波電源１と電極によるキャパシ
タンス１０との間にコイル２（インダクタンスＬ１）を
直列に接続してＬＣ直列共振回路を構成し、このＬＣ直
列共振回路に正の直流電圧＋Ｕを供給する直流電源２１
ａと負の直流電圧−Ｕを供給する直流電源２１ｂとを接
続して構成している。
【００１４】検波回路３は四重極電極に並列に接続さ
れ、Ｕ／Ｖを一定に保持するために、四重極４に加えら
れた高周波電圧の波高値Ｖを検出する回路であり、検波
出力は高周波電源および直流電源にフィードバックされ
る。四重極電極に並列に接続された検波回路３は、接地
電圧に対して対称な回路構成となっており、四重極電極
４に加えられる高周波は検波回路の接地電圧に対して対
称となる。
れ、Ｕ／Ｖを一定に保持するために、四重極４に加えら
れた高周波電圧の波高値Ｖを検出する回路であり、検波
出力は高周波電源および直流電源にフィードバックされ
る。四重極電極に並列に接続された検波回路３は、接地
電圧に対して対称な回路構成となっており、四重極電極
４に加えられる高周波は検波回路の接地電圧に対して対
称となる。
【００１５】本発明の電源回路に使用する高周波電源１
は、両出力端の直流電位が共振回路側で設定できるよう
な、図４に示される構成の高周波電源である。共振回路
側の接地電位は、四重極電極に並列につながれた検波回
路の中心電位となる。
は、両出力端の直流電位が共振回路側で設定できるよう
な、図４に示される構成の高周波電源である。共振回路
側の接地電位は、四重極電極に並列につながれた検波回
路の中心電位となる。
【００１６】この高周波電源１の一方の出力端を四重極
の一方の電極対に印加し、他方の出力端をＬ１を通して
四重極の残りの電極対に印加し、四重極電極に並列に検
波回路を接続することによって、Ｖcos ωt および−Ｖ
cos ωt の接地電位に対して平衡な高周波電圧を、高周
波トランスを使わずに電極対間に印加することができ
る。
の一方の電極対に印加し、他方の出力端をＬ１を通して
四重極の残りの電極対に印加し、四重極電極に並列に検
波回路を接続することによって、Ｖcos ωt および−Ｖ
cos ωt の接地電位に対して平衡な高周波電圧を、高周
波トランスを使わずに電極対間に印加することができ
る。
【００１７】次に、共振回路による高周波の昇圧作用に
ついて説明する。本発明の共振回路は、電極対間で形成
されるキャパシタンス１０に対してコイル２を直列接続
することによってＬＣ直列共振回路を形成している。こ
こで、キャパシタンス１０の容量分をＣ１、インダクタ
ンス２のインダクタンス分をＬ１、コイルの内部抵抗分
をｒ、電源電圧をＶとし、ω0 ・Ｌ１＝１／（ω0 ・Ｃ
１）の場合のＣ１の両端の電圧を計算すると、（ω0 ・
Ｌ１／ｒ）・Ｖ＝Ｑ・Ｖとなり、例えばＱ＝１００の共
振回路は、四重極の電極間の高周波電圧を電源電圧Ｖの
１００倍に昇圧することができる。なお、ω0 は共振時
の角周波数である。以上のようにして、高周波トランス
を使用せずに、１つの共振回路で高周波を昇圧すること
ができる。
ついて説明する。本発明の共振回路は、電極対間で形成
されるキャパシタンス１０に対してコイル２を直列接続
することによってＬＣ直列共振回路を形成している。こ
こで、キャパシタンス１０の容量分をＣ１、インダクタ
ンス２のインダクタンス分をＬ１、コイルの内部抵抗分
をｒ、電源電圧をＶとし、ω0 ・Ｌ１＝１／（ω0 ・Ｃ
１）の場合のＣ１の両端の電圧を計算すると、（ω0 ・
Ｌ１／ｒ）・Ｖ＝Ｑ・Ｖとなり、例えばＱ＝１００の共
振回路は、四重極の電極間の高周波電圧を電源電圧Ｖの
１００倍に昇圧することができる。なお、ω0 は共振時
の角周波数である。以上のようにして、高周波トランス
を使用せずに、１つの共振回路で高周波を昇圧すること
ができる。
【００１８】従来の高周波トランスを使用した方法は、
２つの共振回路をＭ結合したものである。一般に、四重
極質量分析計で使われるＬＣ共振回路（共振周波数は数
ＭＨｚ程度）では、Ｑはほとんどコイルのサイズで決定
され、大きくコイルを巻く程、大きなＱ値が得られる。
しかしながら、従来の高周波トランスを用いる方法は２
つの共振回路を用いるため、２つの大きな共振回路を備
える必要があり、しかもＭ結合をするため、その物理的
配置も制限され、非常に大きなサイズとならざるを得な
い。これに対して、本発明によれば、１つの共振回路で
すますことができる。
２つの共振回路をＭ結合したものである。一般に、四重
極質量分析計で使われるＬＣ共振回路（共振周波数は数
ＭＨｚ程度）では、Ｑはほとんどコイルのサイズで決定
され、大きくコイルを巻く程、大きなＱ値が得られる。
しかしながら、従来の高周波トランスを用いる方法は２
つの共振回路を用いるため、２つの大きな共振回路を備
える必要があり、しかもＭ結合をするため、その物理的
配置も制限され、非常に大きなサイズとならざるを得な
い。これに対して、本発明によれば、１つの共振回路で
すますことができる。
【００１９】また、従来の高周波トランスでは１次側は
並列共振回路となり、共振インピーダンスは高くなり、
インピーダンスマッチングを考えると高周波電源に真空
管を使用する場合には有利である。これに対して、本発
明の共振回路を電源側から見た場合直列共振回路であ
り、共振インピーダンスは低くなるが、高周波電源をト
ランジスタで構成する場合には、低インピーダンスの方
がインピーダンスマッチングをとりやすく、電源電圧を
低くすることも可能となり有利となり、本発明のＬＣ直
列共振回路はこの四重極質量分析計に適した印加電圧を
形成することができる。
並列共振回路となり、共振インピーダンスは高くなり、
インピーダンスマッチングを考えると高周波電源に真空
管を使用する場合には有利である。これに対して、本発
明の共振回路を電源側から見た場合直列共振回路であ
り、共振インピーダンスは低くなるが、高周波電源をト
ランジスタで構成する場合には、低インピーダンスの方
がインピーダンスマッチングをとりやすく、電源電圧を
低くすることも可能となり有利となり、本発明のＬＣ直
列共振回路はこの四重極質量分析計に適した印加電圧を
形成することができる。
【００２０】さらに、本発明の電源回路は正の直流電圧
＋Ｕを出力する直流電源２１ａと負の直流電圧（−Ｕ）
を出力する直流電源２１ｂを備え、キャパシタンス１０
の両端に直流電源２１ａおよび直流電源２１ｂを接続
し、高周波電圧と直流電圧とを重畳した電圧を四重極に
印加する。従って、一方の電極には＋Ｕ＋Ｖcos ωt の
重畳電圧を印加し、他方の電極には−Ｕ−Ｖcos ωt の
重畳電圧を印加することができる。なお、図示しない
が、直流出力±Ｕを出力する直流電源の出力には、高周
波が回り込まないようなチョークコイル等を使用したロ
ーパスフィルタが付け加えられることは、従来の高周波
トランスを使用した場合と同様である。
＋Ｕを出力する直流電源２１ａと負の直流電圧（−Ｕ）
を出力する直流電源２１ｂを備え、キャパシタンス１０
の両端に直流電源２１ａおよび直流電源２１ｂを接続
し、高周波電圧と直流電圧とを重畳した電圧を四重極に
印加する。従って、一方の電極には＋Ｕ＋Ｖcos ωt の
重畳電圧を印加し、他方の電極には−Ｕ−Ｖcos ωt の
重畳電圧を印加することができる。なお、図示しない
が、直流出力±Ｕを出力する直流電源の出力には、高周
波が回り込まないようなチョークコイル等を使用したロ
ーパスフィルタが付け加えられることは、従来の高周波
トランスを使用した場合と同様である。
【００２１】次に、図２を用いて本発明の四重極質量分
析計の電源回路部分の別の実施形態を説明する。図２に
示す電源回路は、前記した図１の電源回路のＬＣ直列共
振回路にコンデンサ４を並列接続することによってパイ
型回路を形成するものである。図１のＬＣ直列共振回路
では、高周波電源１から見た純抵抗分はインダクタンス
Ｌ１の抵抗分により決まるのに対して、並列にコンデン
サを付け加えたパイ型回路とすることによって高周波電
源１から見たインピーダンスを高くすることができ、こ
の高周波電源１から見たインピーダンスを高く設定し
て、高インピーダンス動作を行い、高周波電源に含まれ
るトランジスタ等の回路素子の熱破壊を軽減することが
できる。同じＱ値をコイルとコンデンサで実現する場
合、コンデンサの方がはるかに小さく実現できるため、
コンデンサＣ２を付け加えてもサイズはそれ程大きくな
らない。
析計の電源回路部分の別の実施形態を説明する。図２に
示す電源回路は、前記した図１の電源回路のＬＣ直列共
振回路にコンデンサ４を並列接続することによってパイ
型回路を形成するものである。図１のＬＣ直列共振回路
では、高周波電源１から見た純抵抗分はインダクタンス
Ｌ１の抵抗分により決まるのに対して、並列にコンデン
サを付け加えたパイ型回路とすることによって高周波電
源１から見たインピーダンスを高くすることができ、こ
の高周波電源１から見たインピーダンスを高く設定し
て、高インピーダンス動作を行い、高周波電源に含まれ
るトランジスタ等の回路素子の熱破壊を軽減することが
できる。同じＱ値をコイルとコンデンサで実現する場
合、コンデンサの方がはるかに小さく実現できるため、
コンデンサＣ２を付け加えてもサイズはそれ程大きくな
らない。
【００２２】次に、図３を用いて本発明の四重極質量分
析計の電源回路部分の他の実施形態を説明する。図３に
示す電源回路は、前記した図１の電源回路のＬＣ直列共
振回路において、挿入したコイル２をコイル２ａとコイ
ル２ｂに分割する回路例である。ここで、コイル２ａの
インダクタンスＬａ，およびコイル２ｂのインダクタン
スＬｂは、コイル２のインダクタンスＬとの間にＬ＝Ｌ
ａ＋Ｌｂの関係とする。コイルを分割して、四重極電極
に対して対称に接続することにより、四重極電極に加え
られる電圧の平衡度を改善することができる。なお、図
３の回路はインダクタンスＬを分割しただけであり、共
振回路の個数は１つであり、サイズに影響は与えない。
また、図３の電源回路においても、コンデンサ４を並列
接続することによってパイ型回路とすることもできる。
析計の電源回路部分の他の実施形態を説明する。図３に
示す電源回路は、前記した図１の電源回路のＬＣ直列共
振回路において、挿入したコイル２をコイル２ａとコイ
ル２ｂに分割する回路例である。ここで、コイル２ａの
インダクタンスＬａ，およびコイル２ｂのインダクタン
スＬｂは、コイル２のインダクタンスＬとの間にＬ＝Ｌ
ａ＋Ｌｂの関係とする。コイルを分割して、四重極電極
に対して対称に接続することにより、四重極電極に加え
られる電圧の平衡度を改善することができる。なお、図
３の回路はインダクタンスＬを分割しただけであり、共
振回路の個数は１つであり、サイズに影響は与えない。
また、図３の電源回路においても、コンデンサ４を並列
接続することによってパイ型回路とすることもできる。
【００２３】図４は、高周波電源１の構成例を説明する
ための概略図である。図４において、高周波電源１は、
一方の端子が接地電位である不平衡出力を出力する不平
衡高周波電源１ａの端子に、結合コンデンサ１ｂを介し
て不平衡平衡変成器１ｃを接続して構成することができ
る。ここで、結合コンデンサは直流電圧が高周波電源に
直接印加されないようにする素子であり、不平衡平衡変
成器１ｃは一般にbalance-to-unbalance transformerあ
るいは balun（バラン）と呼ばれる装置で、大地に対し
て平衡な線路と、大地に対して不平衡な線路とを接続す
る際に使われるもので、高周波電源のアースと共振回路
側のアースを高周波的にアイソレーションするためのも
のである。これによって、高周波電源１の出力端子は、
結合コンデンサの耐圧の限度内で、共振回路側で直流電
位を決めることができる。図４では、高周波のアイソレ
ーションのための不平衡平衡変換回路としてバランを使
用したが、例えば１／４波長以上の同軸ケーブル等を使
用することもできる。また、図４においてバランと結合
コンデンサの配置を逆にしてもよいし高周波電源に内蔵
してもよい。
ための概略図である。図４において、高周波電源１は、
一方の端子が接地電位である不平衡出力を出力する不平
衡高周波電源１ａの端子に、結合コンデンサ１ｂを介し
て不平衡平衡変成器１ｃを接続して構成することができ
る。ここで、結合コンデンサは直流電圧が高周波電源に
直接印加されないようにする素子であり、不平衡平衡変
成器１ｃは一般にbalance-to-unbalance transformerあ
るいは balun（バラン）と呼ばれる装置で、大地に対し
て平衡な線路と、大地に対して不平衡な線路とを接続す
る際に使われるもので、高周波電源のアースと共振回路
側のアースを高周波的にアイソレーションするためのも
のである。これによって、高周波電源１の出力端子は、
結合コンデンサの耐圧の限度内で、共振回路側で直流電
位を決めることができる。図４では、高周波のアイソレ
ーションのための不平衡平衡変換回路としてバランを使
用したが、例えば１／４波長以上の同軸ケーブル等を使
用することもできる。また、図４においてバランと結合
コンデンサの配置を逆にしてもよいし高周波電源に内蔵
してもよい。
【００２４】本発明の実施形態によれば、共振回路を一
つのＬＣ直列共振回路とすることにより、共振回路のサ
イズを大幅に縮小させることができ、また、共振調整の
手数を減少させることができる。
つのＬＣ直列共振回路とすることにより、共振回路のサ
イズを大幅に縮小させることができ、また、共振調整の
手数を減少させることができる。
【００２５】本発明の実施形態によれば、ＬＣ直列共振
回路にキャパシタンス分を並列接続したパイ型回路を構
成すると、高周波電源からみたインピーダンスを高く設
定することが可能で、高インピーダンス動作を行って、
発熱による素子の熱破壊を防止することができる。
回路にキャパシタンス分を並列接続したパイ型回路を構
成すると、高周波電源からみたインピーダンスを高く設
定することが可能で、高インピーダンス動作を行って、
発熱による素子の熱破壊を防止することができる。
【００２６】また、本発明の実施態様によれば、ＬＣ直
列共振回路を構成するインダクタンスを２つの分割した
インダクタンスの直列接続によって構成することによ
り、四重極電極に加える電圧の平衡度を改善することが
できる。
列共振回路を構成するインダクタンスを２つの分割した
インダクタンスの直列接続によって構成することによ
り、四重極電極に加える電圧の平衡度を改善することが
できる。
【００２７】また、本発明の実施態様によれば、不平衡
出力の高周波電源に結合コンデンサを介して平衡不平衡
回路を接続して構成することにより、不平衡出力を、四
重極電極に加わる電圧が接地電圧に対して対称な平衡出
力に変成することができる。
出力の高周波電源に結合コンデンサを介して平衡不平衡
回路を接続して構成することにより、不平衡出力を、四
重極電極に加わる電圧が接地電圧に対して対称な平衡出
力に変成することができる。
【００２８】また、従来の高周波トランスに比べて結合
コンデンサおよび不平衡平衡変換回路が増えるが、共振
回路を１つとすることによって全体のサイズを十分に小
さくすることができる。通常、トランジスタを用いた高
周波電極の出力端子には、電源内部のトランジスタ保護
のための結合コンデンサが接続されていること、特にプ
ッシュプル方式の高周波電源の場合には、両出力端に結
合コンデンサとバランを内蔵していることから、これら
を併用することで従来の高周波トランスを使ったものに
比べて部品点数も少なくなる。
コンデンサおよび不平衡平衡変換回路が増えるが、共振
回路を１つとすることによって全体のサイズを十分に小
さくすることができる。通常、トランジスタを用いた高
周波電極の出力端子には、電源内部のトランジスタ保護
のための結合コンデンサが接続されていること、特にプ
ッシュプル方式の高周波電源の場合には、両出力端に結
合コンデンサとバランを内蔵していることから、これら
を併用することで従来の高周波トランスを使ったものに
比べて部品点数も少なくなる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の四重極質
量分析計によれば、四重極質量分析計の電源回路におい
て、１つの共振回路によって小型の電源回路を構成し、
また、共振の調整が容易な電源回路を構成することがで
きる。
量分析計によれば、四重極質量分析計の電源回路におい
て、１つの共振回路によって小型の電源回路を構成し、
また、共振の調整が容易な電源回路を構成することがで
きる。
【図１】本発明の四重極質量分析計の電源回路部分の一
実施形態を説明するための概略ブロック図である。
実施形態を説明するための概略ブロック図である。
【図２】本発明の四重極質量分析計の電源回路部分の別
の実施形態を説明するための概略ブロック図である。
の実施形態を説明するための概略ブロック図である。
【図３】本発明の四重極質量分析計の電源回路部分の他
の実施形態を説明するための概略ブロック図である。
の実施形態を説明するための概略ブロック図である。
【図４】本発明の高周波電源の構成例を説明するための
概略図である。
概略図である。
【図５】四重極型方式の質量分析計を説明するための概
略構成図である。
略構成図である。
【図６】高周波電源と四重極との接続を説明するための
図である。
図である。
【図７】従来の四重極質量分析計用の電源回路の概略ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図８】従来の四重極質量分析計用の電源の等価回路図
である。
である。
１，１ａ，２２…高周波電源、１ｂ…結合コンデンサ、
１ｃ…不平衡平衡変成器、２，２ａ，２ｂ…コイル、３
…検波回路、４…コンデンサ、１０…キャパシタンス、
１１…イオン源、１２…四重極マスフィルタ、１３…検
出器、１４…検出回路、１５…制御回路、１６…四重
極、２１…直流電源、２１ａ，２１ｂ…直流電源、３１
…高周波電源、３２…高周波トランス。
１ｃ…不平衡平衡変成器、２，２ａ，２ｂ…コイル、３
…検波回路、４…コンデンサ、１０…キャパシタンス、
１１…イオン源、１２…四重極マスフィルタ、１３…検
出器、１４…検出回路、１５…制御回路、１６…四重
極、２１…直流電源、２１ａ，２１ｂ…直流電源、３１
…高周波電源、３２…高周波トランス。
Claims (1)
- 【請求項１】 四重極に直流電圧と高周波電圧との重畳
電圧を供給して四重極マスフィルタを形成し、イオン源
からのイオン電流を該四重極マスフィルタを通して検出
器で検出する四重極質量分析計において、両出力端にコ
ンデンサと不平衡平衡変換回路を備えた高周波電源と、
正負の直流電圧を出力する直流電源と、四重極の電極間
のキャパシタンス成分にインダクタンス成分を直列接続
して形成されるＬＣ直列共振回路とを備え、高周波電源
の両出力端にＬＣ直列共振回路を接続し、ＬＣ直列共振
回路に直流電源を接続してキャパシタンス成分の両端に
正負の直流電圧を印加することを特徴とする四重極質量
分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8228472A JPH1069880A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 四重極質量分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8228472A JPH1069880A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 四重極質量分析計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1069880A true JPH1069880A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=16877021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8228472A Withdrawn JPH1069880A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 四重極質量分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1069880A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012108050A1 (ja) | 2011-02-10 | 2012-08-16 | 株式会社島津製作所 | 四重極型質量分析装置 |
| JP2013511113A (ja) * | 2009-11-16 | 2013-03-28 | ディーエイチ テクノロジーズ デベロップメント プライベート リミテッド | 質量分光計内の多極に提供するためにｒｆ信号およびａｃ信号を結合する装置および方法 |
| JP2013097957A (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Shimadzu Corp | 四重極型質量分析装置 |
| JP2013115020A (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-10 | Shimadzu Corp | 四重極型質量分析装置 |
| WO2023067658A1 (ja) * | 2021-10-18 | 2023-04-27 | 株式会社島津製作所 | 質量分析装置および検波ユニット |
-
1996
- 1996-08-29 JP JP8228472A patent/JPH1069880A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013511113A (ja) * | 2009-11-16 | 2013-03-28 | ディーエイチ テクノロジーズ デベロップメント プライベート リミテッド | 質量分光計内の多極に提供するためにｒｆ信号およびａｃ信号を結合する装置および方法 |
| WO2012108050A1 (ja) | 2011-02-10 | 2012-08-16 | 株式会社島津製作所 | 四重極型質量分析装置 |
| US8907274B2 (en) | 2011-02-10 | 2014-12-09 | Shimadzu Corporation | Quadrupole mass spectrometer |
| EP2674963A4 (en) * | 2011-02-10 | 2015-11-25 | Shimadzu Corp | MASS SPECTROMETER OF QUADRIPOLE TYPE |
| JP2013097957A (ja) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Shimadzu Corp | 四重極型質量分析装置 |
| JP2013115020A (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-10 | Shimadzu Corp | 四重極型質量分析装置 |
| WO2023067658A1 (ja) * | 2021-10-18 | 2023-04-27 | 株式会社島津製作所 | 質量分析装置および検波ユニット |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031104 |