JPS59217936A - 大気圧イオン化質量分析計 - Google Patents
大気圧イオン化質量分析計Info
- Publication number
- JPS59217936A JPS59217936A JP59083723A JP8372384A JPS59217936A JP S59217936 A JPS59217936 A JP S59217936A JP 59083723 A JP59083723 A JP 59083723A JP 8372384 A JP8372384 A JP 8372384A JP S59217936 A JPS59217936 A JP S59217936A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- atmospheric pressure
- mass spectrometer
- concentration
- carrier gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/10—Ion sources; Ion guns
- H01J49/14—Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers
- H01J49/145—Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers using chemical ionisation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はａ量分析計に関するものであり、特に改良され
たキャリヤガスを有する大気圧イオン化あるいは化学イ
オン化質量分析計に関するものである。
たキャリヤガスを有する大気圧イオン化あるいは化学イ
オン化質量分析計に関するものである。
質量分析計は測定対象物をイオン化して質量ｍと電荷ｅ
との比の違いにより分離・分析するものである。しかし
、最近、公害等で問題となっている大気中に極微量存在
するＣＯを分析する場合、観測しようとするイオンはｍ
／ ｅ ＝ ２８のＣｏ１であり、これは空気中に多
く存在する窒素のイオンＮ２１と同質量のために両者の
区別がつけられないという問題点を有している。特に、
観測しようとしている大気中のＣＯの濃度ハｐ ｐ ｒ
ｎ ”−ｐｐｂのオーダーであり、高分解能の質量分析
計で勺離して測定することも現実には困難である。また
、公害ｆ１１測用の純窒素ガス中に含まれているＣＯの
測定などでは光による計Ｎ（文献１）も用いることがで
きない。
との比の違いにより分離・分析するものである。しかし
、最近、公害等で問題となっている大気中に極微量存在
するＣＯを分析する場合、観測しようとするイオンはｍ
／ ｅ ＝ ２８のＣｏ１であり、これは空気中に多
く存在する窒素のイオンＮ２１と同質量のために両者の
区別がつけられないという問題点を有している。特に、
観測しようとしている大気中のＣＯの濃度ハｐ ｐ ｒ
ｎ ”−ｐｐｂのオーダーであり、高分解能の質量分析
計で勺離して測定することも現実には困難である。また
、公害ｆ１１測用の純窒素ガス中に含まれているＣＯの
測定などでは光による計Ｎ（文献１）も用いることがで
きない。
極微量の物質を含有しているガスを分析する分析計とし
て大気圧イオン化質量分析１ｔ （以下、ＡＰＩ分析計
と称する）がある。
て大気圧イオン化質量分析１ｔ （以下、ＡＰＩ分析計
と称する）がある。
大気圧イオン化質量分析計は次に述べるように大気圧下
でイオン化ポテンシャルの低いあるいはＨ＋親和力の強
い、場合シこよってはｅ−親和力の強い物質だけを選択
的にイオン化し、それらのイオンの質量スペクトルを測
定する分析計である。
でイオン化ポテンシャルの低いあるいはＨ＋親和力の強
い、場合シこよってはｅ−親和力の強い物質だけを選択
的にイオン化し、それらのイオンの質量スペクトルを測
定する分析計である。
この分析計の概要を第１図に示す。
イオン化部２に設けられたコロナ放電電極１あるいはＮ
ｉからでるβ線によりまずキャリヤーガス２０である窒
素ガスがイオン化部２でイオン化されＮ１あるいはＮ２
１を生成する。イオン化部２は大気圧（７６０Ｔｏｒｒ
）状態にあり、大気圧下では分子の平均自由行程は短く
、これらのイオンはイオン化部２において直ちにＮ３４
″ある＆ＮはＮ４４′となる。これらのイオンは第１＃
ｌ［孔、中間部（０，１〜Ｉ Ｔｏｒｒ）を経由して第
２細孔８から真空中（ｉｏ−５Ｔｏｒｒ）に入り質量分
析される。イオン化部２は大気圧下であるので中性分子
と１０’〜１０＠回の衝突を経てからサンプリングされ
レンズ電極４、四重＠電極５．コレクター６からなる分
析部で質量分析される。このキャリヤーガス２０中にｐ
ｐｍあるいはＰＰｂオーダーの不純物（たとえば０２．
Ｎｏ、あるいはＣＯなど）が存在するとＮ４“はこれら
と衝突して電荷を移しＱ２”、Ｎｏ”″あるいはＣＯ＋
を生成する。この過程を次に示す。
ｉからでるβ線によりまずキャリヤーガス２０である窒
素ガスがイオン化部２でイオン化されＮ１あるいはＮ２
１を生成する。イオン化部２は大気圧（７６０Ｔｏｒｒ
）状態にあり、大気圧下では分子の平均自由行程は短く
、これらのイオンはイオン化部２において直ちにＮ３４
″ある＆ＮはＮ４４′となる。これらのイオンは第１＃
ｌ［孔、中間部（０，１〜Ｉ Ｔｏｒｒ）を経由して第
２細孔８から真空中（ｉｏ−５Ｔｏｒｒ）に入り質量分
析される。イオン化部２は大気圧下であるので中性分子
と１０’〜１０＠回の衝突を経てからサンプリングされ
レンズ電極４、四重＠電極５．コレクター６からなる分
析部で質量分析される。このキャリヤーガス２０中にｐ
ｐｍあるいはＰＰｂオーダーの不純物（たとえば０２．
Ｎｏ、あるいはＣＯなど）が存在するとＮ４“はこれら
と衝突して電荷を移しＱ２”、Ｎｏ”″あるいはＣＯ＋
を生成する。この過程を次に示す。
コロナ放電→Ｎ＋、Ｎ２“
Ｎ″、Ｎ、” ＋２Ｎ、→Ｎ３”ＨＮ４′″十Ｎ２Ｎ４
” ＋ＮＯ−＋ＮＯ” ＋２Ｎ ２Ｎ、” ＋ＮＯ→Ｎ
ｏ” ＋２Ｎ２ Ｇｏ”十０２→ｏ２” ＋２Ｎ。
” ＋ＮＯ−＋ＮＯ” ＋２Ｎ ２Ｎ、” ＋ＮＯ→Ｎ
ｏ” ＋２Ｎ２ Ｇｏ”十０２→ｏ２” ＋２Ｎ。
Ｎ４ ” ＋ｃｏ−＋ｃｏ” ＋２Ｎ２Ｇｏ” ＋ＧＯ
＋Ｎ２−＞ （Ｇｏ）、＋ ＋Ｎ２このように極微量の
不純物でも衝突回数が多し）のでや率良くイオン化され
る。もちろん生成したＮＯ” 、０２” 、Ｇｏ＋など
もＮ２と衝突するがこれらの分子の方がＮ、よりもイオ
ンになりやすい（イオン化ポテンシャルが低い）ため逆
反応はおこらない。このために極端な選択イオン化が行
なえる。
＋Ｎ２−＞ （Ｇｏ）、＋ ＋Ｎ２このように極微量の
不純物でも衝突回数が多し）のでや率良くイオン化され
る。もちろん生成したＮＯ” 、０２” 、Ｇｏ＋など
もＮ２と衝突するがこれらの分子の方がＮ、よりもイオ
ンになりやすい（イオン化ポテンシャルが低い）ため逆
反応はおこらない。このために極端な選択イオン化が行
なえる。
以上述べたようにＡＰＩ分析計は高感度の分析計である
が前述した一般の質量分析計と同じように窒素と一酸化
炭素のように質量数の同じ物質の識別を行なうことはで
きない。
が前述した一般の質量分析計と同じように窒素と一酸化
炭素のように質量数の同じ物質の識別を行なうことはで
きない。
従って、本発明の目的は質量数が同じ物質であっても正
確にその濃度を分析可能な大気圧イオン化質量分析計を
提供することにある。
確にその濃度を分析可能な大気圧イオン化質量分析計を
提供することにある。
上記目的を達成するために本発明においては、二つの物
質の中間のイオン化ポテンシャルを有するガスを適量混
合したキャリヤーガスを用いて大気圧イオン化質量分析
計を構成したことを特徴としている。
質の中間のイオン化ポテンシャルを有するガスを適量混
合したキャリヤーガスを用いて大気圧イオン化質量分析
計を構成したことを特徴としている。
以下、本発明を図を用いて詳述する。ここでは実施例と
して、純窒素ガス中に極微量含有している一酸化炭素の
濃度を上述した構成のＡＰＩ分析計によって分析する場
合を述べる。
して、純窒素ガス中に極微量含有している一酸化炭素の
濃度を上述した構成のＡＰＩ分析計によって分析する場
合を述べる。
Ｎ２のイオン化ポテンシャルは１５．６ｅＶでＮ２＋−
Ｎ、の結合エネルギーは約１ｅＶなのでＮ４のイオン化
ポテンシャルは約１４．６ｅｌ／であり、同様にして（
ＣＯ）、のイオン化ポテンシャルは約１３ｅＶであるの
で、この中間のイオン化ポテンシャルを持つかあるいは
ＣＯとむすびついてクラスターイオンを生成しやすい物
質を加えることによりＮ４１を消失せしめ、ＣＯに起因
するイオンのみを残すことが可能である。ここでは種々
のガスを検討した結果Ｋｒを用いた。これはＫｒが上記
条件（イオン化ポテンシャルが約１４ｅＶである）を満
し、同位体がいくつかあり識別が容易であること、およ
び単原子分子なので分解などがなく単純なスペク］〜ル
を与えることのためである。
Ｎ、の結合エネルギーは約１ｅＶなのでＮ４のイオン化
ポテンシャルは約１４．６ｅｌ／であり、同様にして（
ＣＯ）、のイオン化ポテンシャルは約１３ｅＶであるの
で、この中間のイオン化ポテンシャルを持つかあるいは
ＣＯとむすびついてクラスターイオンを生成しやすい物
質を加えることによりＮ４１を消失せしめ、ＣＯに起因
するイオンのみを残すことが可能である。ここでは種々
のガスを検討した結果Ｋｒを用いた。これはＫｒが上記
条件（イオン化ポテンシャルが約１４ｅＶである）を満
し、同位体がいくつかあり識別が容易であること、およ
び単原子分子なので分解などがなく単純なスペク］〜ル
を与えることのためである。
第２図（ａ）〜（ｄ）の種々のクリプトン濃度をもつ窒
素ガスのＡＰＩ分析計のスペクトルを示したものである
。Ｋｒ濃度が１０（第２図（ａ））〜６０（第２図（ｃ
））ｐｐｍに増加するとＮ４゛は減少し、消滅する。一
方、Ｋ ｒ ” Ｎ ｚクラスターと見られるイオンは
一時増加するがＫ ｒ ２”の生成と共に高Ｋｒ濃度領
域で減少する。Ｋｒ′Ｉ５度が１０１００ｐｐ第２図（
ｄ））となるとＮ４４′は全く消失し、スペクトルは変
化しなくなる。Ｋｒ１度が１１００ｐｐを超えても同様
であった。ここで観測されている（Ｋｒ＋２８）”は残
留ｃｏにょるＫｒ”ＣＯである。このキャリヤー（この
場合、窒素ガスキャリヤーガスを兼ねている）中にＣＯ
を少しずつ加えていくと第３図（ａ）〜（ｅ）に示すよ
うに（ＣＯ）２＋およびＫｒ”ＧＯイオン量が増加して
くる。このように１１００ｐｐ以上のＫｒをキャリヤー
ガス中に混入させることにより窒素ガス中に含まれるＣ
Ｏを高感度で分析することができる。第４図はＫｒを５
００〜１１０００ｐｐ含む純窒素ガスをキャリヤーとし
検体と混合しうるようにした実施例である。同図におし
１て、Ｋｒの濃度が５００〜１１０００ｐｐの窒素ボン
ベ１０からのガスと純窒素ボンベ（キャリヤーガス）９
からのガスとを適当な割合で混合したガスを液体窒素ト
ラップ１３とトラップ１２とからなるコールドトラップ
を通過させて水分等を除去する。ここを通過したガスは
同じくトラップ１２を通過したサンプルガス（例えば窒
素ボンベ１１からの）と混合されてイオン化部２に導入
される。
素ガスのＡＰＩ分析計のスペクトルを示したものである
。Ｋｒ濃度が１０（第２図（ａ））〜６０（第２図（ｃ
））ｐｐｍに増加するとＮ４゛は減少し、消滅する。一
方、Ｋ ｒ ” Ｎ ｚクラスターと見られるイオンは
一時増加するがＫ ｒ ２”の生成と共に高Ｋｒ濃度領
域で減少する。Ｋｒ′Ｉ５度が１０１００ｐｐ第２図（
ｄ））となるとＮ４４′は全く消失し、スペクトルは変
化しなくなる。Ｋｒ１度が１１００ｐｐを超えても同様
であった。ここで観測されている（Ｋｒ＋２８）”は残
留ｃｏにょるＫｒ”ＣＯである。このキャリヤー（この
場合、窒素ガスキャリヤーガスを兼ねている）中にＣＯ
を少しずつ加えていくと第３図（ａ）〜（ｅ）に示すよ
うに（ＣＯ）２＋およびＫｒ”ＧＯイオン量が増加して
くる。このように１１００ｐｐ以上のＫｒをキャリヤー
ガス中に混入させることにより窒素ガス中に含まれるＣ
Ｏを高感度で分析することができる。第４図はＫｒを５
００〜１１０００ｐｐ含む純窒素ガスをキャリヤーとし
検体と混合しうるようにした実施例である。同図におし
１て、Ｋｒの濃度が５００〜１１０００ｐｐの窒素ボン
ベ１０からのガスと純窒素ボンベ（キャリヤーガス）９
からのガスとを適当な割合で混合したガスを液体窒素ト
ラップ１３とトラップ１２とからなるコールドトラップ
を通過させて水分等を除去する。ここを通過したガスは
同じくトラップ１２を通過したサンプルガス（例えば窒
素ボンベ１１からの）と混合されてイオン化部２に導入
される。
第５図はＫｒ濃度を調整するためパーメーション管１４
を用いて一定量のＫｒを窒素ガス中に混入させるように
した実施例である。
を用いて一定量のＫｒを窒素ガス中に混入させるように
した実施例である。
以上説明したように本発明によれば質量数が同じＮ２と
ＣＯやＮ、０とｃｏ２を識別でき、公害などで問題とな
る成分の微量検出が可能となる。
ＣＯやＮ、０とｃｏ２を識別でき、公害などで問題とな
る成分の微量検出が可能となる。
文献
１ 、 Ｌ、Ｗ、Ｃｈｅｎｅｙ ａｎｄ Ｗ、Ａ、Ｍｃ
Ｃ１ｅｎｎｙ、Ｅｎｖｉｒｏｎ、Ｓｃｉ。
Ｃ１ｅｎｎｙ、Ｅｎｖｉｒｏｎ、Ｓｃｉ。
Ｔｅｃｈｎｏｌ、工↓（１３）１１８６−９０（１９７
７）。
７）。
Ｊ、Ｃ，Ｐｏ１ａｓｅｋ ａｎｄ Ｊ、＾、Ｂａ１
ｌｉｎ、Ｅｎｖｉｒｏｎ、Ｓｃｉ。
ｌｉｎ、Ｅｎｖｉｒｏｎ、Ｓｃｉ。
Ｔｅｃｈｎｏｌ、±２． （６） ７０８−７１２（１
９７８）。
９７８）。
第１図は本発明に用いた二段差動排気タイプの大気圧イ
オン化質量分析計の概略措成図、第２図（ａ）〜（ｄ）
は各々クリプトン濃度によるＡＰＩ分析計のスペクトル
の変化を示すグラフ、第３図（ａ）〜（ｅ）は各々ＣＯ
を加えていった時のＡＰＩ分析計のスペクトル変化を示
すグラフ、第４図はＫｒを一定量キャリャーガス中に混
合しうるようにした実施例の構成図、第５図はパーメー
ション管などを用いて一定量のＫｒを窒素ガス中に混入
しうるようにした実施例の構成図である。 １・・・コロナ放電電極、３・・・イオン化部、３・・
・中間部、４・・・レンズ電極、５・・・四重極電極、
６・・・コレクター、７・・・第１細孔、８・・・第２
細孔、９・・・純窒素ボンベ（キャリヤー）、１０・・
・Ｋｒを５００〜１１０００ｐｐ含む窒素ボンベ、１１
・・・窒素ボンベ（サンプル）、１２・・・トラップ、
１３・・・液体窒第 １ 閤 θｌ〜１７ｅＦｐ ７６０浴し日日」θ””７ｐＩ−ｐ ＶＪ４− 閉 第 ５ 図 イオンＵα
オン化質量分析計の概略措成図、第２図（ａ）〜（ｄ）
は各々クリプトン濃度によるＡＰＩ分析計のスペクトル
の変化を示すグラフ、第３図（ａ）〜（ｅ）は各々ＣＯ
を加えていった時のＡＰＩ分析計のスペクトル変化を示
すグラフ、第４図はＫｒを一定量キャリャーガス中に混
合しうるようにした実施例の構成図、第５図はパーメー
ション管などを用いて一定量のＫｒを窒素ガス中に混入
しうるようにした実施例の構成図である。 １・・・コロナ放電電極、３・・・イオン化部、３・・
・中間部、４・・・レンズ電極、５・・・四重極電極、
６・・・コレクター、７・・・第１細孔、８・・・第２
細孔、９・・・純窒素ボンベ（キャリヤー）、１０・・
・Ｋｒを５００〜１１０００ｐｐ含む窒素ボンベ、１１
・・・窒素ボンベ（サンプル）、１２・・・トラップ、
１３・・・液体窒第 １ 閤 θｌ〜１７ｅＦｐ ７６０浴し日日」θ””７ｐＩ−ｐ ＶＪ４− 閉 第 ５ 図 イオンＵα
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、同−又は類似した質量数のイオンを生成する二つの
物質を識別するためにこれらの二つの物質の中間のイオ
ン化ポテンシャルを有するガスを過負混合したキャリヤ
ガスを用いたことを特徴とする大気圧イオン化質量分析
計。 ２、上記二つの物質が窒素と一酸化炭素であり、かつ、
上記キャリヤガスが少なくとも１１００ｐｐのクリプト
ンガスを含有したものであることを特徴とする特許諦求
の範囲第１項の大気圧イオン化質量分析計６
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59083723A JPS59217936A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 大気圧イオン化質量分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59083723A JPS59217936A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 大気圧イオン化質量分析計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59217936A true JPS59217936A (ja) | 1984-12-08 |
| JPH0115985B2 JPH0115985B2 (ja) | 1989-03-22 |
Family
ID=13810431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59083723A Granted JPS59217936A (ja) | 1984-04-27 | 1984-04-27 | 大気圧イオン化質量分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59217936A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01311554A (ja) * | 1988-06-10 | 1989-12-15 | Hitachi Ltd | プラズマイオン化質量分析計 |
-
1984
- 1984-04-27 JP JP59083723A patent/JPS59217936A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01311554A (ja) * | 1988-06-10 | 1989-12-15 | Hitachi Ltd | プラズマイオン化質量分析計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0115985B2 (ja) | 1989-03-22 |
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