JPS5914859B2 - Fast measurement method for mass spectra - Google Patents

Fast measurement method for mass spectra

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JPS5914859B2
JPS5914859B2 JP54113552A JP11355279A JPS5914859B2 JP S5914859 B2 JPS5914859 B2 JP S5914859B2 JP 54113552 A JP54113552 A JP 54113552A JP 11355279 A JP11355279 A JP 11355279A JP S5914859 B2 JPS5914859 B2 JP S5914859B2
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JP
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mass
sweep
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ion
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福全 黄
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Ulvac Inc
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26Mass spectrometers or separator tubes

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、不連続な複数の質量の質量スペクトルを高速
に測定する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for rapidly measuring mass spectra of a plurality of discontinuous masses.

質量スペクトルは、第1図に示すように、イオンソース
A)質量分析空間B及びイオンコレクタ −(又は二次
電子増倍管)Cより成る質量分析管に微小電流増幅器D
を接続し、掃引制御回路Fから出力した掃引信号(電流
又は電圧)でセクター型の場合には質量分析空間Bの磁
界を、四重極型の場合には、電界を変え、イオンコレク
タ(又は2次電子増倍管)Cで得られたイオン電流Ii
を微小電流増幅器Dで増幅し、記録計H等で記録するこ
とにより測定する。
As shown in Figure 1, a mass spectrum is generated by combining a microcurrent amplifier D into a mass spectrometer tube consisting of an ion source A) a mass analysis space B and an ion collector (or secondary electron multiplier tube) C.
Connect the ion collector (or Ion current Ii obtained with secondary electron multiplier) C
It is measured by amplifying it with a microcurrent amplifier D and recording it with a recorder H or the like.

前記微小電流増幅器Dはそれ自体静電容量を有し、入力
抵抗が高いので、その応答速度は数μ秒から数秒又はそ
れ以上の値を有しており、このためこの応答時間より速
い入力信号が加えられると、その出力は入力に追従でき
ないという欠点がある。
Since the microcurrent amplifier D itself has a capacitance and a high input resistance, its response speed ranges from several microseconds to several seconds or more, and therefore an input signal faster than this response time is added, the disadvantage is that the output cannot follow the input.

そこでかかる測定方法により質量スペクトルを測定する
場合には、掃引速度は微小電流増幅器Dが応答できる速
さまで遅くする。しかしながら、ク 不連続な質量MA
、MB、MC・・・の質量スペクトルを測定する時、一
様な遅い速度で掃引すると、測定時間が長くなるととも
に、情報量が多すぎて処理上不便であるので、従来、第
2図Bに示すように、測定すべき不連続な質量MA、M
B、MCoの掃引m、、m2、m3は微小電流増幅器D
が応答できる速さで行い、測定する必要のない質量Mx
、MY、M2を含む質量MAと質量MB間及び質量MB
と質量Mc間はスキップ(質量MA、MB、Mcにおけ
る掃引速度に比べて早い速度で掃引す5 る場合も含む
) 51、52・・・・・・させていた。しかしながら
スキップ完了後、質量MA、MB、・・・において掃引
速度を遅くしてもスキップ中の質量MAとMB間の質量
Mx、MY、M2のイオン電流ピークIi(第3図A)
が微小電流増幅器D!0 に入力されており、その応答
遅れのために、微小電流増幅器Dの出力電流10は第3
図Bに示すように、質量MBに対応する真のイオン電流
値を示さない(第3図Bの斜線部分はスキップ中に微小
電流増幅器Dへ入力された信号分)。従つてこの’5
イオン電流ピークからは質量MBのイオンの数を正確に
求めることができない。したがつて、第4図に示すよう
に、従来はスキップSの終了後、微小信号増幅器Dから
出力する質量MAとMB間の質量Mx、MY、M2のイ
オン電流がほとんど零a になるまで待ち、しかるのち
次の質量MBの掃引を行わなければならなかつた。本発
明は、従来の質量スペクトルの測定方法におけるスキッ
プ後の持ち時間(tw)を零又は少なくして測定速度の
向上又は精度の向上を計るこ−15とを目的とするもの
で、不連続な複数の質量間を階段状にスキップさせて掃
引する不連続な複数の質量の質量スペクトルの測定方法
において、前記スキップ時に、質量分析管にイオン電流
阻止信号を与えて、スキツプ時の不要な信号が微小電流
増幅器に入力されないようにしたことを特徴とする。
Therefore, when measuring a mass spectrum using such a measurement method, the sweep speed is slowed down to a speed at which the minute current amplifier D can respond. However, the discontinuous mass MA
, MB, MC... When sweeping at a uniform slow speed, the measurement time becomes long and the amount of information is too large, which is inconvenient for processing. As shown in , the discrete masses to be measured MA, M
B, MCo sweep m, , m2, m3 are minute current amplifiers D
The mass Mx that does not need to be measured is carried out at a speed that can respond to
, MY, between mass MA and mass MB including M2 and mass MB
51, 52, etc. (including cases where the sweep speed is faster than the sweep speed at masses MA, MB, and Mc). However, after the skip is completed, even if the sweep speed is slowed down at masses MA, MB, ..., the ion current peaks Ii at masses Mx, MY, and M2 between masses MA and MB during skipping (Fig. 3A)
is microcurrent amplifier D! 0, and due to the response delay, the output current 10 of the microcurrent amplifier D is input to the third
As shown in Figure B, the true ion current value corresponding to the mass MB is not shown (the shaded area in Figure 3B is the signal input to the microcurrent amplifier D during skipping). Therefore this '5
The number of ions with mass MB cannot be determined accurately from the ion current peak. Therefore, as shown in FIG. 4, conventionally, after skip S ends, wait until the ion currents of masses Mx, MY, and M2 between masses MA and MB output from minute signal amplifier D become almost zero a. , then the next sweep of mass MB had to be performed. The purpose of the present invention is to improve measurement speed or accuracy by eliminating or reducing the time (tw) after skipping in the conventional mass spectrum measurement method. In a method for measuring mass spectra of discontinuous multiple masses in which multiple masses are swept stepwise with skips, an ion current blocking signal is applied to the mass spectrometer tube during the skip to eliminate unnecessary signals during the skip. The feature is that the current is not input to the microcurrent amplifier.

以下、本発明の一実施例を図面について説明する。第5
図は本発明の方法の実施に使用する質量分析装置の一例
のプロツク図、第6図は、第5図の質量分析装置中の掃
引信号発生器1のプロツク図を示す。第6図において、
1は第1のマルチプレクサ、2A,2B,2Cはそれぞ
れ質量MA,MB,Mcに対応する電圧発生器、理解し
易くするために、発生電圧を例えば1V16V120V
とする。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Fifth
The figure shows a block diagram of an example of a mass spectrometer used to carry out the method of the present invention, and FIG. 6 shows a block diagram of the sweep signal generator 1 in the mass spectrometer of FIG. In Figure 6,
1 is a first multiplexer; 2A, 2B, and 2C are voltage generators corresponding to the masses MA, MB, and Mc, respectively; for ease of understanding, the generated voltages are, for example, 1V16V120V.
shall be.

3は一質量掃引電圧発生器、4は第1の加算回路、5は
ホールド回路で、以上の1,2A,2B,2C,3,4
,5で質量MA,MB,MCの掃引電圧の発生回路を構
成する。
3 is a mass sweep voltage generator, 4 is a first addition circuit, 5 is a hold circuit, and the above 1, 2A, 2B, 2C, 3, 4
, 5 constitute a sweep voltage generation circuit for the masses MA, MB, and MC.

6はスキツプさせるためのランプ電圧を発生する積分回
路、7は第2の加算回路、8は第2のマルチプレクサ、
9は比較器、10はフリツプフロツプである。
6 is an integrating circuit that generates a ramp voltage for skipping, 7 is a second addition circuit, 8 is a second multiplexer,
9 is a comparator, and 10 is a flip-flop.

先ず、第1のマルチプレクサ1に質量Mの電A圧発生器
2Aの選択信号S,aを印加してその出力端子からIV
の電圧を出力させ、同時に又は若干後れてスタート信号
S2を一質量掃引電圧発生器3に印加してその出力端子
から最高1のランプ電圧を出力させ、この2つの電圧を
第1の加算回路4に印加し、その出力Kを第1マルチプ
レクサ8に印加する。
First, the selection signal S,a of the voltage A voltage generator 2A having mass M is applied to the first multiplexer 1, and the voltage is output from its output terminal to IV.
At the same time or a little later, a start signal S2 is applied to the mass sweep voltage generator 3 to output the maximum ramp voltage of 1 from its output terminal, and these two voltages are added to the first adding circuit. 4 and its output K is applied to the first multiplexer 8.

この第2のマルチプレクサ3は、フリツプフロツプ10
のオフ信号により出力Kが選択されているので、出力端
子11から出力Kである1Vから2Vの質量MAの掃引
電圧が出力される。この最高の2Vはホールド回路5で
保持され、この電圧(2V)は入力信号S3により起動
される積分回路のランプ電圧とともに第2の加算回路7
で加算され、この加算電圧Lは第2のマルチプレクサ8
に印加される。このとき、第2のマルチプレクサ8は、
入力信号S3によりセツトされるフリツプフロツプ10
のオン信号により信号Lが選択されるので、出力端子1
1から第2の加算回路7の出力Lを出力する。
This second multiplexer 3 has a flip-flop 10
Since the output K is selected by the off signal, a sweep voltage of the mass MA from 1V to 2V, which is the output K, is output from the output terminal 11. This highest 2V is held in the hold circuit 5, and this voltage (2V) is transferred to the second summing circuit 7 together with the ramp voltage of the integrating circuit activated by the input signal S3.
This added voltage L is added to the second multiplexer 8.
is applied to At this time, the second multiplexer 8
Flip-flop 10 set by input signal S3
Since the signal L is selected by the ON signal of
1 to output L of the second adder circuit 7.

所定時間経過すると、選択信号Slbにより第1のマル
チプレクサ1は質量MBの電圧6Vが選択されて出力し
、再びスタートされた一質量掃引電圧発生器3の出力電
圧と共に第1の加算回路4に印加される。第1のマルチ
プレクサ1から6V出力すると、この電圧Mは、比較回
路9に印加されるので、第2の加算回路7の出力電圧L
が電圧Mに等しいが大きくなると比較回路9から出力電
圧を発生し、この電圧により積分回路6及びフリツプフ
ロツプ10はストツプ又はりセツトされる。かくて、再
び第2のマルチプレクサ8からは、6V〜7の質量MB
の掃引電圧Kが出力する。以後前述と同様に、最高の7
Vがホールド回路5で保持され、再び入力信号S3によ
.り起動される積分回路6のランプ電圧とともに第2の
加算回路7で加算され、第2のマルチプレクサ8の出力
端子11より第2の加算回路7の出力電圧Lが選択され
て出力する。質量Mcの掃引電圧も前述のように発生す
る。前記第1のマルチプレクサ1の選択信号Sla,S
lb,SlOの切換え、スタート信号S2、積分回路6
の入力信号S3の各印加は、シーケンス制御、コンピユ
ータ制御により行われる。
After a predetermined period of time has elapsed, the first multiplexer 1 selects and outputs the voltage 6V of the mass MB according to the selection signal Slb, and applies it to the first adder circuit 4 together with the output voltage of the single mass sweep voltage generator 3 that has been restarted. be done. When 6V is output from the first multiplexer 1, this voltage M is applied to the comparator circuit 9, so that the output voltage L of the second adder circuit 7
When M is equal to but greater than the voltage M, the comparator circuit 9 generates an output voltage which causes the integrator circuit 6 and the flip-flop 10 to be stopped or reset. Thus, again from the second multiplexer 8, a mass MB of 6V to 7
A sweep voltage K is output. From then on, as above, the highest 7
V is held by the hold circuit 5, and is again applied to the input signal S3. The output voltage L of the second adding circuit 7 is added together with the lamp voltage of the integrating circuit 6 which is activated by the second adding circuit 7, and the output voltage L of the second adding circuit 7 is selected from the output terminal 11 of the second multiplexer 8 and outputted. A sweep voltage for the mass Mc is also generated as described above. Selection signals Sla, S of the first multiplexer 1
lb, SlO switching, start signal S2, integration circuit 6
Each application of the input signal S3 is performed by sequence control and computer control.

このようにして掃引信号発生器1の出力端子11から出
力した第2図Bに示すような時間関係にある掃引信号は
、第5図に示すように、掃引制御回路Fに入力し、質量
分析空間の電界又は磁界を変化させる。
The sweep signals output from the output terminal 11 of the sweep signal generator 1 in the time relationship shown in FIG. 2B are inputted to the sweep control circuit F as shown in FIG. Change the electric or magnetic field in space.

一方、掃引のスキツプ期間に掃引信号発生器1のフリツ
プフロツプ10から発生するオン信号をイオン電流阻止
信号X1としてイオンソース制御回路Eに印加する。イ
オンソースAが電子衝撃型のものにおいては、イオンソ
ース制御回路Eにイオン電流阻止信号X1を印加するこ
とにより、電子加速電極に印加される電圧を零又は著し
く小さくして電子エネルギーを零又は小さくしたり、又
は電子の発生を止めたり、若くはイオン加速電極に印加
する電圧を負から正或いは零にしてイオンの加速を止め
たり等してイオン電流を阻止する。
On the other hand, an on signal generated from the flip-flop 10 of the sweep signal generator 1 during the skip period of the sweep is applied to the ion source control circuit E as the ion current blocking signal X1. When the ion source A is an electron impact type, the voltage applied to the electron accelerating electrode is zero or significantly reduced by applying the ion current blocking signal X1 to the ion source control circuit E, thereby reducing the electron energy to zero or significantly. Alternatively, the ion current is blocked by stopping the generation of electrons, or changing the voltage applied to the ion accelerating electrode from negative to positive or zero to stop the acceleration of ions.

他の型のものにおいても、これと同じように、イオン電
流阻止信号によりイオン電流を発生させないように作用
させればよい〇イオン電流阻止信号X1を用いずに、イ
オン電流阻止信号X2を掃引制御回路Fに印加し、四重
極型の場合には、該極に印加する直流電圧と無線周波電
圧との比をイオン電流阻止信号により変えてイオン電流
がイオンコレクタ等Cに到達しないようにしてもよく、
また、イオンコレクタ等Cにイオン電流阻止信号X3と
しての電圧を印加してイオンコレクタ等Cにイオン電流
が流れないようにしてもよい。
For other types, the ion current blocking signal can be used in the same way to prevent the generation of ion current.〇The ion current blocking signal X2 is swept and controlled without using the ion current blocking signal X1. In the case of a quadrupole type circuit, the ratio of the DC voltage and radio frequency voltage applied to the poles is changed by an ion current blocking signal to prevent the ion current from reaching the ion collector, etc. C. Good too,
Alternatively, a voltage as an ion current blocking signal X3 may be applied to the ion collector etc. C so that the ion current does not flow through the ion collector etc. C.

上記のイオン電流阻止信号Xl,X2,X3はどれか1
つでもよいが、2つ以上同時に印加してもよいことは勿
論である。
Which of the above ion current blocking signals Xl, X2, X3 is 1
Of course, it is also possible to apply two or more at the same time.

第γ図は、イオン電流阻止信号X1(Xl,X2,X3
)を質量分析管などに印加したときのイオン電流1i及
び微小電流増幅器Dの出力電流oの波形を示す。
Fig. γ shows the ion current blocking signal X1 (Xl, X2, X3
) is applied to a mass spectrometer tube or the like, and the waveforms of the ion current 1i and the output current o of the microcurrent amplifier D are shown.

尚、本発明の質量スペクトルの測定方法をハードウエア
により実施する場合について説明したが、ソフトウエア
によつて実施してもよい。
Although the method for measuring a mass spectrum of the present invention has been described using hardware, it may also be implemented using software.

このように本発明によるときは、掃引のスキツプ時に発
生させた信号によりイオン電流を阻止し、スキツプ時の
不要なイオン電流が該イオン電流を増幅する微小電流増
幅器に入力されないようにしたので、従来の不連続な複
数の質量の質量スペクトルの測定方法よりも測定速度が
向上でき又は精度が向上する効果を有する。
In this way, according to the present invention, the ion current is blocked by the signal generated when the sweep is skipped, and unnecessary ion current during the skip is prevented from being input to the microcurrent amplifier that amplifies the ion current. This method has the effect of increasing the measurement speed and accuracy compared to the method of measuring mass spectra of a plurality of discontinuous masses.

【図面の簡単な説明】 第1図は従来の質量スペクトルの測定方法を実施するの
に使用する質量分析装置のプロツク図、第2図Aは掃引
電圧Vf(又は電流1f)とイオン電流との関係図、第
2図Bは掃引電圧(又は電流)と時間との関係図、第3
図A及び第4図Aは従来の測定方法を実施したときの時
間対イオン電流特性図、第3図B及び第4図Bはそのと
きの微小電流増幅器の出力電流図、第5図は本発明の方
法を実施するときに使用する質量分析装置の一例のプロ
ツク図、第6図は該装置中の掃引信号発生器のプロツク
図、第7図は本発明の方法を実施したときの各部の派形
図を示す。 A・・・・・・イオンソース、B・・・・・・質量分析
空間、C・・・・・・イオンコレクタ(又は二次電子増
幅管)、D・・・・・・微小電流増幅器、E・・・・・
・イオンソース制御回路、F・・・・・・掃引制御回路
、G・・・・・・イオンコレクタ又は二次電子増倍管制
御回路、H・・・・・・記録計、1・・・・・・掃引信
号発生器、1,8・・・・・・マルチプレクサ、2A,
2B,2C・・・・・・質量電圧発生器、3・・・・・
・一質量掃引電圧発生器、4,7・・・・・・加算回路
、9・・・・・・比較器、10・・・・・・フリツプフ
ロツプ。
[Brief explanation of the drawings] Figure 1 is a block diagram of a mass spectrometer used to carry out a conventional mass spectrum measurement method, and Figure 2A is a diagram of the sweep voltage Vf (or current 1f) and ion current. Relationship diagram, Figure 2B is a relationship diagram between sweep voltage (or current) and time, Figure 3
Figures A and 4A are time vs. ion current characteristic diagrams when the conventional measurement method is carried out, Figures 3B and 4B are output current diagrams of the microcurrent amplifier at that time, and Figure 5 is the current characteristic diagram of the current measurement method. A block diagram of an example of a mass spectrometer used when carrying out the method of the invention, Fig. 6 is a block diagram of a sweep signal generator in the apparatus, and Fig. 7 shows a block diagram of each part when carrying out the method of the invention. A variant diagram is shown. A: Ion source, B: Mass analysis space, C: Ion collector (or secondary electron amplifier), D: Microcurrent amplifier, E...
・Ion source control circuit, F...Sweep control circuit, G...Ion collector or secondary electron multiplier control circuit, H...Recorder, 1... ...Sweep signal generator, 1,8...Multiplexer, 2A,
2B, 2C... Mass voltage generator, 3...
・One-mass sweep voltage generator, 4, 7...Addition circuit, 9...Comparator, 10...Flip-flop.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 不連続な複数の質量間をスキップさせて階段状にて
掃引する不連続な複数の質量の質量スペクトルの測定方
法において、前記スキップ時に発生させた信号によりイ
オン電流を阻止し、スキップ時の不要なイオン電流が該
イオン電流を増幅する微小電流増幅器に入力されないよ
うにしたことを特徴とする質量スペクトルの高速測定方
法。
1. In a method for measuring mass spectra of a plurality of discontinuous masses in which the discontinuous masses are skipped and swept in a stepwise manner, the ion current is blocked by the signal generated during the skip, and the unnecessary 1. A high-speed mass spectrum measurement method, characterized in that a large ion current is not input to a minute current amplifier that amplifies the ion current.
JP54113552A 1979-09-06 1979-09-06 Fast measurement method for mass spectra Expired JPS5914859B2 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0320364Y2 (en) * 1984-11-29 1991-05-01

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JPH0320364Y2 (en) * 1984-11-29 1991-05-01

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