JPS5825057A - 質量分析装置 - Google Patents

質量分析装置

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JPS5825057A
JPS5825057A JP56111147A JP11114781A JPS5825057A JP S5825057 A JPS5825057 A JP S5825057A JP 56111147 A JP56111147 A JP 56111147A JP 11114781 A JP11114781 A JP 11114781A JP S5825057 A JPS5825057 A JP S5825057A
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JP
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mass
electric field
field
mass spectrometer
ions
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JP56111147A
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JPH0114665B2 (ja
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Norihiro Naito
統広 内藤
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
Nihon Denshi KK
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/28Static spectrometers
    • H01J49/32Static spectrometers using double focusing
    • H01J49/326Static spectrometers using double focusing with magnetic and electrostatic sectors of 90 degrees

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は摘要−離スベクトル法〔以下CID(Cogl
sioa l5duced Dissociation
 )法と称する〕あるいはメタステーブルイオンスペク
トルv&C以下M I ( MetaataMs Io
n )法と称する)を行うための質量分析装置に関する
C I DtCは試料イオンをイオン通路上に配置した
衝突室内で中性分子と摘要させることにより解離さ皆、
生じ?:#Iイオンのスペクトルを取得するもの、又M
I法は摘要解離させずに試料イオン自身の単分子分解反
応によって生ずる娘イオンのスペクトルを取得するもの
であり、何れも有機化合物の構造解析あるいはフラグメ
ンテーシヨンの研究に有力な方法として発展して来たO gt図はCID法及びMI法を実施「るための代表的な
2つの懺置例を示す。何れも二重収束質量分析針を用い
たものであり、1はイオン源、2は電場,墨は磁場.4
はイオンコレクタ、5は衝突室である。−)は質量分析
針を通常の逆配置即ら磁場−電場の願で用い、磁場と電
場の間に衝突室を設けるもの°であり、に)は質1分析
針を正常配置で用い、衝突室をイオン源と電場の間に設
けるものである02つの装置とも摘要#115に摘要用
のガス岡えばHeを供給した状態でCID法を、又供給
しない状態でMI法を夫々行うことができる。
−)の装置では電場2を用いるため娘イオンの這―エネ
ルギーを精度嵐(一定することができるが、イオンの解
離の際内部エネルギーの一部が這−エネルギーとして放
出されたりするため這−エネルギーに広がりがあり、そ
のため娘イオンの買置分解能が十分でない,という欠点
がある。一方(叫の懺置では質量分析針の二重収束特性
は保持されるので高い質量分解能が得られるが、逆にそ
の二重収束特性のため電場を通り抜けたあるエネルギー
幅のイオンがすべてコレクタに収束してしまうので、娘
イオンのエネルギーについては測定精度が極めて墨いと
いう欠点があり、畳するにどちらの装置も一長一短かあ
って質量分解能とエネルギーの一定精度の両方共満足で
きる様な装置は実現されていない。
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、衝突室に
続けて電場と磁場が重畳された所鵡重畳場を有する質を
分析針を設けることにより、質量とエネルギーを共に稍
直良(測定することのできる質量分析装置を提供するも
のである〇第2図は本発明の一実施鉤を示す構成図、菖
3図はそのムーム断−図である。第2図においてイオン
源1.電場2#磁場6は正常配置の二重収束質I!分析
針を構成し、咳分析針によるイオン収束点位置に傭央皇
5が配置されている。モして骸摘要115とコレクタ4
との間に重畳場質を分析針を配置することが本発明の特
徴である0鎮重畳場質量分析針は紙面に垂直な方向の磁
場を作成するための磁極6 、6’Jび鋏確極を励磁す
るための磁場電源7、磁場と直交する方向のトロイダル
電場を作成するための1対の電@a、a’Aび鎮電極間
に印加する電圧(電場電圧)を発生するための電場電源
9、上記トロイダル電場をはさむ嫌に磁極6゜6間に設
けられた松田プレートと呼ばれる補助電極10.10及
び鋏補助電極10.10に上記電場電圧と2乗関係にあ
る電圧を印加するための補正電源11から構成される0
鋏重畳場質を分析針の質量数掃引はイオン加速電圧及び
磁場強直固定で電場強度を掃引することにより行われる
。この嫌な電場掃引を行うと重畳場の焦点距離が掃引に
従って変化し、コレクタ4ヘイオンが収束しない嫌にな
ってしまうが、本実施例では松田プレートと呼ばれる補
助電極10.10に電場電圧の2鏝に対応した電圧を印
加することによりトロイダル電場の定数Cを変化させて
焦点距離の変化を打消し、常にコレクタ4の位置へイオ
ンが収束するように補正している。
本発明ではこの様な重畳場質量分析針を用いているため
、重畳場を構成する磁場の強直を2R階に切換え、各段
階において夫々電場掃引による質を数掃引を行うことに
より娘イオンの質量とエネルギーを両方共正確に一定す
ることができるO以下この一定法について詳しく説明す
る〇一般に第2図及びal113”llに示される嫌な
重畳場質量分析針においては、検出されるイオンの質量
数をMとすると、Mは電極8,81間の電場電圧をVd
 、電場電圧−〇のと自検出されるイオンの質量数をM
e、無限大の質量数を検出するための電場電圧をVoと
すると、 MxMo/(1−Vd/We)”       111
1110 41)と表わされ、電場電圧Vdを時間に比
例させて増加させた場合には、Mは第4図に示すように
変化する◎従つで適宜な標準試料を用いて第4#Aの関
係を求めておけば(実際には(1)式におけるVoとM
・を求めることになる)、それをマススケールとして任
意のVdに対応する質量数を知ることができる0(の時
注意しなければならな&)のGよ、一旦マススケールを
求めても加速電圧ある&%4ま磁場強度を変えた場合に
は、そのマススケールで4まめ1つなのではwA籠が出
てしまうことである0以上のことを基礎知識として説明
を行うO今電場2.磁場6より成第二重収束質1分析針
によって質量数!110の観イオンInO+が選択され
、鎖イオンが衝突室5へ入射してかなりの部分が質量数
m1の娘イオン組 と質量数1no−m1の中性粒子に
+ 解離したとし、この娘イオンm1+と解離されずに残っ
た親イオンmo+を加速電圧Vat磁場強度H=Ho 
(条件1)と、加速電圧Va @@場強直H−g H。
(条件2)の2つの条件で重畳場質量分析針の電場掃引
を各々1回行って検出する場合につ&1で考える0 先ず条件1では親イオンmo+の質量数me Gよ(1
)式に従って次式で表わされるO me x Moo / (1−壜’、 )”  φ拳・
・・ (2JCCt’ Moo 、 Wooは条件1 
(Va 、He )t’(D t X Xケールを表わ
す定数、Vdoは親イオン−〇が検出される電場電圧で
ある。又娘イオン4十の正しい質量は町であるが、町+
は解離の際のエネルギーのやりとりによりVaとは異な
った加速電圧Va’で加速されたのと等しい状Ilにな
り、これを条?1のマススケール(Mo=Moo、ψo
=Voo)を用いτ町=Mo・/(1−亜)雪 vo。      ”−”−(3) に従って求めたのでは先に述べた様に求めた町は単lζ
見かけ上の値となり正しい値では−い・m1+′の正し
い質を閣自才加速電圧”’ s H”Heの条件でのマ
ススケールを(Mo=MohVoxVox )とすれば
下式で表わされる。
町=Me1/(五−y東L)8 Vox      111111@11 (4)ここで
Vd、は4十が検出される電場電圧、Mol。
Mo鵞 は 立ニー!!!LヨK       −−−−−(5)V
a      m。
と置いた時、 Mo 1 =’x’        ・・・・・(6)
Vol−K Too          asses 
(7)で夫々表わされる。しかし解離の際のエネルギー
は不明であるから―・s*Vo1はわからないので(4
)。
”y、 ” mo ” MeO/’l (L −擬)”
 a a * * (81が得られ、これが(2)式に
等しいので更lζ下式が帰られる。
碧=(K−1)+七÷  0・・・(9)一方加速電圧
Va、H−=Ho’の条件2では親イオンmo十の質置
数moは条件1と全く同Ilに下式で表わされる。
mo xMoo / (1−”’w−)”vo。   
  asses輪 ここでMoo’ 、 Voo’は条件!(Va、1io
)でのマスHo’ スケールを表わす定数で’ Ho−=ムとした時Moo
’ xム”Moo         @@@116 t
o)’10 G@” Vo O* 11 @ 1111
.11で表わされる◎又Vdo’はmo+が検出される
電場電圧である。従って収・式6ctILIII式を代
入してMoo’ 、 Voo’を消去すれば下式が得ら
れる。
me ” A” Moo / (1’L’l−)”  
11@1111@ (11”Wo。
そして4十の正しい質量用は一件1と同411に加速電
圧Va’ *H=Ho’の条件でのマススケール(Mo
 =Mol’ 、 VO3VO1’ )で下式に従って
求められるO Cコt’ Me1’ 、 Yes’ ハ+6) # (
7)式トP4411にVOI ” KVOOe**e番
/19で表わされる。従って(5)、αs 、 a4.
0式より条件凰と同1#cMot’ 、V16s’ G
M去t tLハ(8)弐に対応する下式が得られる。
これがα1式に等しいので条件1の(9)式に対応した
下式が得られる。
ここで条件1の場合も条件2の場合もmeは変わらない
筈であるから(2)式とQQ式を等しいと置けば下式が
得られる。
れば下式が得られる。、 ところで条件2における娘イオン4十のピークを条件1
のマススケールで測定した時の見かけの質量をMxlと
すると、Mx1は で表わされる。そこで(2)式に鱒式を代入すると下式
が得られる。
Mxx =Moo/ i l −(1−ム)K−ム刀と
)ζ−(21>Wo。
01)式を見ればわかる411に(至)式からVdl’
が消えて′、&Iす、これは一旦条件1でマススケール
を決めておき、条件2においてこのマススケール’)用
&%で任意の娘イオンを測定した時に、その娘イオーフ
)見かけの質量Mx1が(at)式で与えられることを
意味しているo It)式におけるMx * * Mo
o * Woo e Vdtは求められるので、従って
残るムが求められればKが判明することになり、(8)
式−らat xMoo /K (1−”L−)”KVo
に従ってmlを求めることかで自る。
ところでムの値は以下の様にして条件1のマススケール
のみを使用して求めることができる◎即ら条件2におけ
る親イオン■・+の質量meを条件1におけるマススケ
−A/(M@・、Woo)を用いて測つた見かけ上の質
量をMxoとすればMxoは下式で表わされ゛る。
そこでad式をG!2)式で割ると下式が得られる01
η=ム        ・・・・・ (23)(23)
式において醜Oは条件1において(2)式悴従って(M
oo、Woo)のマススケールを用いて正確1ζ求める
ことができ、xMxoも条件21ζおいて同じ観イオン
を同じマススケールを用いて測った見゛かけの質量であ
るからこれも求めることができる0従ってムの値も正確
に求められ、先に述べた様に該ムの値を用いてKが判明
し、更に咳にの値を用いて町の値が求められることにな
る口こ龜に条件!で決めた1つのマススケールを用い、
条件1で親イオンの買limel&−調定すると共に娘
イオンが検出される電場電圧Vdiを調定し、更に条件
2で親イオンの見かけの質量Mxoと娘イオンの見かけ
の質量MXIを調定すれば(23)式によってムが、(
21)式によってKが、更に(8)式によって1111
が求められることになる。
そして町が上記の橡に正確に求められれば、該ルギーも
容aに計算できる■ 尚条件2でHo’ = QとすればムxQとな゛るので
演算を簡単に行うことができる◎又債央室の前段に用い
る質量分析針は上f!例の嫌に二重収束型である必要は
なく、どんな臘の質量分析針を用いても嵐いことは言う
までもない。
以上詳述した如く本発@によれば娘イオンを分析する場
として重畳場を用いているため、娘イオンの質量とエネ
ルギーを両方共正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
第tSは従来の装置例を示す図、第2図は本発明の一実
施例の構成を示す図、第agはそのム−に断#f図、t
lta図はVdとMの関係を示す図である0 1:イオン源、2:電場、る:磁場、4:・イオンコレ
クタ、5:摘要室、6,6:磁極、7:磁stag、a
、a:電極、9:電!114電源、10 、10’:補
助電極、11:電源。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者加勢忠膳

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. イオン源と、該イオン源から発生したイオンが導入され
    る質量分析針と、鋏質歇分析針によるイオンの収束位置
    に配置された衝突室と、腋摘要嵩から壜出されたイオン
    が導入される重畳場質量分析針とを備えたことを特徴と
    する質款分析俟置◎
JP56111147A 1981-07-16 1981-07-16 質量分析装置 Granted JPS5825057A (ja)

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