JPH11185698A

JPH11185698A - 四重極質量分析装置

Info

Publication number: JPH11185698A
Application number: JP9364117A
Authority: JP
Inventors: Yasufumi Tanaka; 靖文田中
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】イオン生成量の変動による誤差を解消する。【解決手段】四重極フィルタ３４のロッド電極の周囲
に金属筒３９を配設し、金属筒３９に捉えられたイオン
によって流れる電流Ｉｃを電流測定アンプ４２により検
出する。検出器３６に到達したイオンによる電流Ｉｓと
電流Ｉｃとの和はイオン生成量の変動を反映するから、
補正演算部５１はＩｓ＋Ｉｃの変動に応じてＩｓを補正
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、四重極フィルタに
より特定の質量数を有するイオンのみを分離して検出器
に導く四重極質量分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、液体クロマトグラフ質量分析装
置（ＬＣ／ＭＳ）の一例を示す概略構成図である。液体
クロマトグラフ（ＬＣ）部１０のカラム１１内から時間
的に分離して溶出する試料液はインタフェイス部２０に
導入され、ノズル２２から霧化室２１内に噴霧されてイ
オン化される。発生したイオンは、インタフェイス部２
０と質量分析（ＭＳ）部３０との間に設けられたヒーテ
ッドキャピラリ等の脱溶媒管２３を通ってＭＳ部３０へ
と送り込まれる。

【０００３】ＭＳ部３０は、第１中間室３１、第２中間
室３２及び分析室３３の三室から成り、霧化室２１と第
１中間室３１との間に脱溶媒管２３、第１中間室３１と
第２中間室３２との間に極小径の通過孔（オリフェス）
を有するスキマー３７が設けられている。霧化室２１内
はほぼ大気圧に維持される一方、第１中間室３１はロー
タリーポンプによって約１Torr程度まで排気され、第２
中間室３２及び分析室３３はターボ分子ポンプによって
それぞれ約１０^-3〜１０^-4Torr程度及び約１０^-5〜１０
^-6Torr程度まで排気される。脱溶媒管２３を通過したイ
オンはスキマー３７の通過孔を通って第１中間室３１か
ら第２中間室３２に導入され、イオンレンズ３８により
収束及び加速されて分析室３３へ送られる。

【０００４】４本（図４中には２本のみ見えている）の
ロッド電極から成る四重極フィルタ３４の対向する一対
のロッド電極には、正の直流電圧に高周波電圧を重畳し
たＵ＋Ｖ・ｃｏｓωｔなる電圧が印加され、他の一対の
ロッド電極には負の直流電圧に先の高周波電圧の位相を
１８０°シフトした高周波電圧を重畳した−（Ｕ＋Ｖ・
ｃｏｓωｔ）なる電圧が印加される。この４本のロッド
電極で囲まれる空間の長軸方向に各種イオンが導入され
ると、電圧Ｕ及びＶにより定まる特定の質量数（質量ｍ
／電荷ｚ）を有するイオンのみがその中心軸近傍を反対
側に通り抜けて検出スリット３５を介して検出器３６に
到達し、他の質量数を有するイオンは途中で発散してし
まう。検出器３６では到達したイオン数に応じた電流が
取り出される。上記電圧Ｕ及びＶを所定の関係を保ちつ
つ適宜変化させることにより、四重極フィルタ３４を通
過するイオンの質量数を順に走査することができるの
で、このときの検出器３６の検出信号に基づいて質量ス
ペクトルが作成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に上記構成の装置
では、ノズル２２からの液滴の噴霧量が変動するとイオ
ンの生成効率が大きく変動する。例えば質量走査中にイ
オンの生成量が変動するとその影響により検出器３６に
到達するイオン数が変動してしまうから、目的とするイ
オン量を正確に測定することができない。このため、分
析精度が劣化する或いは再現性が得られない、等の問題
が生じる。

【０００６】本発明は上記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、インタフェイ
ス部の時間的変動要因による信号強度の変動を補正し、
より高精度な分析が行なえる四重極質量分析装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明は、イオン源にて発生したイオンの中
で特定の質量数を有するイオンを四重極フィルタにより
分離して検出器に導く四重極質量分析装置において、 a)四重極フィルタの周囲を覆う該フィルタと電気的に絶
縁されたイオン捕集手段と、 b)該イオン捕集手段に捕捉されたイオンによる電流を測
定する電流測定手段と、 c)該電流測定手段の測定値を用いて前記検出器の検出信
号を補正する補正手段と、を備えることを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】四重極フィルタの４本のロッド電
極には、所定の質量数を有するイオンのみが該ロッド電
極の中央の空間を通り抜けるように適宜の電圧が印加さ
れる。すると、他の質量数を有するイオンは該ロッド電
極の中心軸近傍を通り抜ける軌道から外れ、隣接するロ
ッド電極の隙間を通ってロッド電極で囲まれる空間から
飛び出る。この飛び出たイオンはイオン捕集手段に接触
して捕捉される。イオン源にて発生したイオンのうち、
一部は四重極フィルタに導入される前に消滅し、他の一
部は四重極フィルタのロッド電極に捕捉されてしまう。
しかし、このようなイオンの割合は確率的なものであっ
てほぼ或る一定割合であると看做すことができるから、
イオン源でのイオンの生成量と、検出器に到達したイオ
ンによる電流及びイオン捕集手段に捉えられたイオンに
よる電流の和とは相関している。

【０００９】つまり、上記両者の電流の和が変動したと
きには、イオン源においてイオン生成量が変動したと推
定することができる。そこで、上記補正手段は、その両
者の電流の和に基づいてイオン生成量の変動を推測し、
該変動の影響が解消されるように検出器の検出信号つま
りその電流値を補正する。例えば、上記電流の和が減少
した場合にはイオン生成量が減少したと判断し、その減
少分に応じて検出信号を増加させる。

【００１０】

【発明の効果】このように本発明の四重極質量分析装置
によれば、イオン源でのイオン生成量の変動の影響を補
正した信号強度を得ることができる。このため、例えば
より正確な質量スペクトルを作成することができるの
で、分析精度が向上し再現性も高い。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例である四重極質量分
析装置を図面を参照して説明する。図１は、本実施例に
よる四重極質量分析装置の四重極フィルタ近傍の構成を
示す外観斜視図、図２は本実施例による四重極質量分析
装置の要部の構成図である。

【００１２】図１に示すように、本実施例では、四重極
フィルタ３４の４本のロッド電極を取り囲んで円筒状の
金属筒３９が配設される。この金属筒３９は、例えば４
本のロッド電極を互いに所定の位置関係を保って保持す
るための絶縁体から成るホルダの周囲に取り付けられ、
ロッド電極とは電気的に絶縁されている。金属筒３９の
両端面にはそれぞれイオン通過開口を設けた蓋を設け、
所定の軌道を外れたイオンがより確実に金属筒３９に捕
捉されるようにしてもよい。

【００１３】図２に示すように、金属筒３９は、電流測
定アンプ４２及びＡ／Ｄ変換器４３を介してデータ処理
部５０の補正演算部５１に接続されている。一方、検出
器３６は、プリアンプ４０及びＡ／Ｄ変換器４１を介し
て同じく補正演算部５１に接続されている。補正演算部
５１は、後述のような補正演算処理を行なうことにより
質量数に対応する信号強度データを取得し、スペクトル
作成部５２はこの信号強度データを基に横軸を質量数、
縦軸を相対信号強度とする質量スペクトルを作成する。

【００１４】次いで、本実施例の四重極質量分析装置の
動作を説明する。四重極フィルタ３４の各ロッド電極に
は上述のように直流と交流とが重畳された電圧が印加さ
れる。質量走査に際しては、その質量範囲に応じて該電
圧が所定ステップ毎に増加又は減少される。所定電圧が
ロッド電極に印加されているとき、図２にて左方向から
導入された所定の質量数を有するイオンは中心軸ｃに沿
って所定の軌道をとって進み、ロッド電極を通り抜けて
検出器３６に到達する。検出器３６では到達したイオン
の数に応じた電流が流れ、この電流値Ｉｓはプリアンプ
４０にて増幅された後にＡ／Ｄ変換器４１にてデジタル
信号に変換される。一方、上記所定の質量数以外の各種
イオンは、四重極フィルタ３４の印加電圧によって例え
ば図２中のａ又はｂのようにその軌道が曲げられ、隣接
するロッド電極間の空隙を通って金属筒３９に接触し捕
捉される。この捕捉されるイオンによって流れる電流Ｉ
ｃは電流測定アンプ４２により検出され、Ａ／Ｄ変換器
４３にてデジタル信号に変換される。

【００１５】図４に示した霧化室２１又は脱溶媒管２３
内部にて発生した全イオンのうち、一部は四重極フィル
タ３４に導入される迄に外部に排出されたりイオンレン
ズ３８等に衝突したりして消滅する。また、四重極フィ
ルタ３４に導入された後に軌道を外れたイオンのうちの
一部は、金属筒３９に到達する前にロッド電極に捕捉さ
れる。このようにして消滅するイオンの量はほぼ一定の
確率であると看做すことができる。また、霧化室２１や
脱溶媒管２３中での多価イオンの生成割合は、イオンの
生成量が変動してもほぼ一定に保たれると看做すことが
できる。従って、全生成イオンによる電荷量に相当する
電流値Ｉｐ、検出器３６に到達したイオンによる電流値
Ｉｓ、及び金属筒３９に捕捉されたイオンによる電流値
Ｉｃの関係はほぼ次の(1)式で表わされる。Ｉｐ＝Ｋ・（Ｉｓ＋Ｉｃ） …(1) 但し、Ｋ＞１である。

【００１６】四重極フィルタ３４では、例えば機械的振
動等の諸要因により目的イオンが所定の軌道から外れて
検出器３６に到達できないこともある。しかしながら、
このようなイオンは金属筒３９に捕捉される筈であるか
ら、電流値の和Ｉｓ＋Ｉｃは上述のような四重極フィル
タ３４の変動の影響を受けない。従って、上記(1)式に
より、電流値の和Ｉｓ＋Ｉｃの変動は全生成イオンによ
る電流値Ｉｐの変動を反映していると推測することがで
きる。そこで、補正演算部５１は、例えば次の(2)式に
基づき電流値Ｉｓを補正した補正電流値Ｉｓ’を算出す
る。Ｉｓ’＝Ｔ・Ｉｓ／（Ｉｓ＋Ｉｃ） …(2) ここで、Ｔは適宜の定数とする。

【００１７】図３は、質量走査時の上記補正処理を説明
するための概念図である。時間ｔの経過に伴い四重極フ
ィルタ３４の印加電圧を走査することにより、質量数
（ｍ／ｚ）の走査が行なわれる。この間、電流値Ｉｓは
図３（ａ）に示すように変動するが、これに対し電流値
Ｉｃも変動するので、理想的には電流値の和Ｉｓ＋Ｉｃ
はほぼ一定になる筈である。しかしながら、質量走査途
中で一時的にイオン生成量が減少すると、図３（ａ）に
示すように電流値の和Ｉｓ＋Ｉｃも減少する。このよう
な変動に対し、上記(2)式に基づく補正処理を行なう
と、補正電流値Ｉｓ’は増加される。すなわち、イオン
生成量が減少したと推定される場合、イオン生成量が減
少しなかったとするとより多くの目的イオンが検出器３
６に到達した筈であると考えられる。そこで、電流値Ｉ
ｓは増加するように補正される。スペクトル作成部５２
は、このような補正電流値Ｉｓ’を基に質量スペクトル
を作成する。その結果、図３（ｂ）に示すように、変動
に対応する質量数において信号強度が増加した質量スペ
クトルが作成される。

【００１８】勿論、質量走査時のみならず単一質量数に
対する信号強度を測定する場合にも、上記補正処理によ
り、予め定めた基準からのずれを補正することができ
る。

【００１９】また、上記実施例は一例であって、本発明
の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行なえることは明らか
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による四重極質量分析装置
における四重極フィルタ近傍の構成を示す外観斜視図。

【図２】本実施例による四重極質量分析装置の要部の
構成図。

【図３】本実施例による四重極質量分析装置における
補正処理の説明のための概念図。

【図４】一般的な液体クロマトグラフ質量分析装置の
概略構成図。

【符号の説明】

３４…四重極フィルタ３６…検出器３９…金属筒４０…プリアンプ４１、４３…Ａ／Ｄ変換器４２…電流測定アンプ５１…補正演算部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イオン源にて発生したイオンの中で特定
の質量数を有するイオンを四重極フィルタにより分離し
て検出器に導く四重極質量分析装置において、 a)四重極フィルタの周囲を覆う該フィルタと電気的に絶
縁されたイオン捕集手段と、 b)該イオン捕集手段に捕捉されたイオンによる電流を測
定する電流測定手段と、 c)該電流測定手段の測定値を用いて前記検出器の検出信
号を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする四重極質量分析装置。