JPS60171454A - 重畳場質量分析装置の掃引方法 - Google Patents
重畳場質量分析装置の掃引方法Info
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- JPS60171454A JPS60171454A JP59029415A JP2941584A JPS60171454A JP S60171454 A JPS60171454 A JP S60171454A JP 59029415 A JP59029415 A JP 59029415A JP 2941584 A JP2941584 A JP 2941584A JP S60171454 A JPS60171454 A JP S60171454A
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- H01J49/32—Static spectrometers using double focusing
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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
「産業上の利用分野]
本発明は2つの質量分析装置を接続した所謂MS/MS
装置に関し、特に後段の質量分析装置として重畳場質量
分析装置を用いた装置において、特定の娘イオンを派生
するすべての親イオンを知る際に用いて好適な、該重畳
場質量分析装置の掃引方法に関するものである。 [従来技術] 本発明者は、M S /M S装置の後段の質量分析装
置として重畳場質量分析装置を用いた装置を先に提案(
特願昭56−111147号)している。 第1図(a)は、この提案装置の構造を示し、同図(b
)はそのA−A’断面図を示す。第1図において、イオ
ン源1.電場2.11場3は正常配置の二重収束質量分
析装置を構成し、この第1の質量分析装置によるイオン
収束点位置に衝突室5が配置されている。そして、該衝
突室5とコレクタ4との間に、紙面に垂直な方向の磁場
を作成するための磁極6,6′及び該磁極を励磁するた
めの磁場電源7、磁場と直交する方向の1へロイダル電
場を作成覆るための一対の電極8.8′及び該電極間に
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挟むようにlti極6.6′間
に設けられた松山プレートと呼ばれる補助電極10.1
0’及び該補助電極に補正電圧を印加するための補正電
源11から成る重畳場質量分析装置が、第2の質量分析
装置として配置されている。 この重畳場質量分析装置の掃引方法として、上記出願で
は、重畳場の磁場強度を2段階に変え、夫々の磁場強度
において電場掃引を行う方法が提案されている。 [発明の目的] 本発明は、更に改良された掃引方法を提供するもので、
特定の娘イオンを派生するすべての親イオンを知ること
のできる「親イオンスキャン」とでも言うべき掃引方法
を提供することを目的としている。 [発明の要旨コ 本発明は、磁場Bど該磁場に直交する方向を持つ電場E
とを重畳した場を有する質量分析装置において、質量m
1の娘イオンを派生ずるすべての親イオンmyをめるに
際し、VOOを質量無限大のイオンを検出するための電
場電圧1M00を電場強度が零の時に検出される親イオ
ンの質I BOをその時の磁場強度と夫々する時、電場
を発生するための電圧VdV及び又は磁場強度Byを、
VdV/Voo+ (By /Bo ) F招117面
)”=m1 /my なる関係式に従って連動で又は単独で掃引し、親イオン
の質ff1myをめるようにしたことを特徴としている
。以下、図面を用いて本発明を詳述する。 [実施例] 今、第1の質量分析装置により親イオンmo”が選択さ
れ、その親イオンmO+が衝突室5において下式に従っ
て解裂し、娘イオンm×+と中性粒子(mo −mx
)が生成されたとする。 mO+→ mx++(mo−mx) (1)この時解裂
の前後でイオンの速度vOが変わらないとすれば、親イ
オンmO+のエネルギーEO。 娘イオンmx+のエネルギーF×は下式で表わさ3− れる。 [o=movo2/2 (2) EX =mx vo 2 /2 (3)従って、FOと
[×との間には、上式の関係が成立する。 Ex = (mx /mo ) Eo (4)生成され
た娘イオンmx+は、解裂しなかった親イオンmO+と
共に重畳場質量分析装置へ導入されるわけであるが、こ
こで親イオンmO+が重畳場質量分析装置によって検出
された時の茶杓に関し、添字II o I+を付して次
の記号を定義し、重畳場の電場電圧 :VdO 重畳場の磁場強度 二BO 80重畳場けるイオン回転半径 :a 電場のみによるイオン回転半径 :ae。 磁場のみによるイオン回転半径 =allIO電場零の
時電場用されるイオンの質i1:1ylo。 質量無限大のイオンを 検出するための電場電圧 :v00 娘イオンm×+が重畳場質量分析装置によって検4− 出された時の条件に関し、添字11 ×11を付して次
の記号を定義する。 重畳場の電場電圧 :Vdx 重畳場の磁場強度 二Bx 重畳場にお
装置に関し、特に後段の質量分析装置として重畳場質量
分析装置を用いた装置において、特定の娘イオンを派生
するすべての親イオンを知る際に用いて好適な、該重畳
場質量分析装置の掃引方法に関するものである。 [従来技術] 本発明者は、M S /M S装置の後段の質量分析装
置として重畳場質量分析装置を用いた装置を先に提案(
特願昭56−111147号)している。 第1図(a)は、この提案装置の構造を示し、同図(b
)はそのA−A’断面図を示す。第1図において、イオ
ン源1.電場2.11場3は正常配置の二重収束質量分
析装置を構成し、この第1の質量分析装置によるイオン
収束点位置に衝突室5が配置されている。そして、該衝
突室5とコレクタ4との間に、紙面に垂直な方向の磁場
を作成するための磁極6,6′及び該磁極を励磁するた
めの磁場電源7、磁場と直交する方向の1へロイダル電
場を作成覆るための一対の電極8.8′及び該電極間に
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挟むようにlti極6.6′間
に設けられた松山プレートと呼ばれる補助電極10.1
0’及び該補助電極に補正電圧を印加するための補正電
源11から成る重畳場質量分析装置が、第2の質量分析
装置として配置されている。 この重畳場質量分析装置の掃引方法として、上記出願で
は、重畳場の磁場強度を2段階に変え、夫々の磁場強度
において電場掃引を行う方法が提案されている。 [発明の目的] 本発明は、更に改良された掃引方法を提供するもので、
特定の娘イオンを派生するすべての親イオンを知ること
のできる「親イオンスキャン」とでも言うべき掃引方法
を提供することを目的としている。 [発明の要旨コ 本発明は、磁場Bど該磁場に直交する方向を持つ電場E
とを重畳した場を有する質量分析装置において、質量m
1の娘イオンを派生ずるすべての親イオンmyをめるに
際し、VOOを質量無限大のイオンを検出するための電
場電圧1M00を電場強度が零の時に検出される親イオ
ンの質I BOをその時の磁場強度と夫々する時、電場
を発生するための電圧VdV及び又は磁場強度Byを、
VdV/Voo+ (By /Bo ) F招117面
)”=m1 /my なる関係式に従って連動で又は単独で掃引し、親イオン
の質ff1myをめるようにしたことを特徴としている
。以下、図面を用いて本発明を詳述する。 [実施例] 今、第1の質量分析装置により親イオンmo”が選択さ
れ、その親イオンmO+が衝突室5において下式に従っ
て解裂し、娘イオンm×+と中性粒子(mo −mx
)が生成されたとする。 mO+→ mx++(mo−mx) (1)この時解裂
の前後でイオンの速度vOが変わらないとすれば、親イ
オンmO+のエネルギーEO。 娘イオンmx+のエネルギーF×は下式で表わさ3− れる。 [o=movo2/2 (2) EX =mx vo 2 /2 (3)従って、FOと
[×との間には、上式の関係が成立する。 Ex = (mx /mo ) Eo (4)生成され
た娘イオンmx+は、解裂しなかった親イオンmO+と
共に重畳場質量分析装置へ導入されるわけであるが、こ
こで親イオンmO+が重畳場質量分析装置によって検出
された時の茶杓に関し、添字II o I+を付して次
の記号を定義し、重畳場の電場電圧 :VdO 重畳場の磁場強度 二BO 80重畳場けるイオン回転半径 :a 電場のみによるイオン回転半径 :ae。 磁場のみによるイオン回転半径 =allIO電場零の
時電場用されるイオンの質i1:1ylo。 質量無限大のイオンを 検出するための電場電圧 :v00 娘イオンm×+が重畳場質量分析装置によって検4− 出された時の条件に関し、添字11 ×11を付して次
の記号を定義する。 重畳場の電場電圧 :Vdx 重畳場の磁場強度 二Bx 重畳場にお
【ノるイオン回転半径 :a電場のみによる
イオン回転半径 :aex磁場のみによるイオン回転半
径 :amX一般に、重畳場質量分析装置においては、
親イオンの質imoはMOOとVOOを用いて下式で与
えられる。 Vdo/ Voo+J−M「η谷フ′1〒o=1 (5
)又、重畳場におけるイオン回転半径は、電場のみによ
る回転半径と磁場のみによる電場回転半径とを合成した
ものとして与えられ、親イオン及び娘イオンについて下
式が成立する。 1/a=1/aeo+1/amo (6)1/a=1/
aex+1/amx (7)まず最初に、重畳場の磁場
強度が一定(BO)の場合について考える。磁場内でイ
オンが受ける力と円運動の遠心力は平衡するから、親イ
オン及び娘イオンについて下式が成立する。 mo vo 2 /amo=evo 3o (8)mx
vo 2/amx=evo 3o (9)従って、(
8)、(9)式より次式がめられる。 an+o/amx=mo /mx (10)更に、電場
零の時に検出される質量1ylooのイオンの速度をV
OOとすれば、(8)、(9)式と同様に下式が成立し
、 Moovoo2/a=evooBo (11)加速電圧
が不変で、親イオンmO+にも質量MOOのイオンにも
等しいエネルギーが与えられることから下式も成立する
。 MOOVOO2/2=mo vo 2 /2 (12)
そして(8)、(11)、(12)式からV OO。 3o、eを消去すると下式が得られる。 a/amo=FN]で7而o (13)この(13)式
と前記(10)式J:す、下式が得られる。 a/alllX= a amo/amOalllX−(
mo/mx) oo no (14)又、電場に関して
、電場内でイオンが受ける力と円運動の遠心力は平衡す
るから、親イオン及び娘イオンについて下式が成立する
。 mOVO2/aeo −−eiE。 =−eVdo/d (15) mx vo 2 /aex=−eEx −−eVdx/d (16) ここで、dは電極8.8′の間隔である。 従って、(15)、(16)式から次式がめられる。 aeo/aex= (Vdx/Vd0) (mo /m
x )(17) 更に、質量無限大の親イオンを検出するための電場電圧
VOOに関しては、その親イオンの質量をmz、速度を
VZOとすれば下式が成立する。 mz vzo2 /a=−eVoo/d (18)等し
い加速電圧で加速されているため、その質量無限大の親
イオンが持つエネルギーと質量mOの親イオンが持つエ
ネルギーとは等しいから、(17− 8)式は以下のように書き換えられる。 mo vo2 /a= −eVoo/d (19)この
(19)式と(15)式から下式がめられる。 a/aeo=Vdo/Voo (20>そして、この(
20)式と(17)式から下式がめられる。 a/aex= (a/aeo) (aeo/aex)=
(Vdo/Voo) (Vdx/Vdo) (mo
/mx )−(Vdx/Voo) (mo /mx )
(21)この(21)式と(14)式を前記(7)式
に代入すると下式が得られる。 a/aeX十a/amX = (Vdx/Voo) (mo /mx )+(no
/mx ) srTImフ′下〒O=1 (22>(
22)式は更に下式のようにも書き変えることができる
。 V dx/ V oo十(@了Gγ酊丁−mx/mo
(23>(22)式あるいは(23>式は、VOO,M
OO。 mOを与えた時、娘イオンmx+とそれを検出す8− るための電場電圧Vd×との関係を示していると考えら
れる。特に、親イオンmO+を検出している状態を初期
条件として設定すれば、前記(5)式が同時に成立する
ので、(23)式−(5)式を行うことにより、下式が
得られる。 mx/mo=1−(Vdo−Vdx)/Voo (24
)mo 、 Vdo、 Vooは既知であるので、(2
4〉式からmxはVdxの一次関数であることが分る。 第2図は、(24)式及び(5)式の関係をグラフとし
て表わしたもので、横軸に電場電圧Vdを、縦軸に検出
されるイオンの質量数Mを夫々とっている。第2図にお
いて、■は(5)式に基づく親イオンの掃引カーブを示
し、電場電圧Vdが零の時質量がMOOとなり、電場電
圧がVOOで■の質量になっている。ことが分る。■は
〈24)式に基づく娘イオンの掃引直線を示し、点P(
Vdo。 mo )を通る、傾き−mO/V00の直線である。 この図から、親イオンmO+を検出している点Pの状態
を始点として、この直線■に沿って矢印方向に電場電圧
を掃引すれば、この親イオンから解裂したすべての娘イ
オンが順次検出され、娘イオンのスペクトルを得る「娘
イオンスキャン」を行うことができることが分る。 以上は磁場強面一定で電場電圧を掃引する場合であるが
、次に電場電圧と磁場強度の両方を掃引して同じ親イオ
ンmo+及び娘イオンmx十を検出する場合について考
える。磁場強度が、例えばBOからBxへ変わっても前
記VOOは一定であるが、MOOは変わり、同じイオン
を検出するだめの電場電圧も変わる。その変わった値を
夫々lvl oo’Vdx’ とすれば、Vdx’ 、
Moo’ の間にも(23)式に対応する下式が成立
する。 Vdx’ /Voo+ oo /mo =mx /m。 (25) 又、磁場のみが存在する場合、(11)式が成立するこ
とは先に述べたが、その時検出される質量MOoのイオ
ンが持つエネルギーは、イオン加速電圧をVaとして下
式で表わされる。 1vloovoo2/2=eVa (26)そして、こ
の(26)式と(11)式から下式が導かれる。 F■萄■1= F丁77Bo a (27)磁場強度が
3xの場合についても全く同様に下式が成立し、 FW面一■了−(N)7’Bxa (28)この(28
)式及び’(27)式を用いて(25)式からMOθ′
を消去すれば、下式が得られることになる。 Vdx’ /Voo−+−<Bx /Bo ) oo
m。 −mx/mo (29) 更にこのV dx’ を新たにVdxと置き直せば、下
式が得られる。 Vdx/Voo十 (Bx /Bo ) oo/m。 =mx/mo (29)’ この(29)’ 式は親イオンの解裂により娘イオンが
派生するに際し、重畳場で成立する最も一般的な関係を
示す。 第3図は、上記(29)’式、(24)式。 (5)式の関係をグラフとして表わしたもので、第2図
の2つの軸に更に重畳場の磁場Bの軸が付11− け加えられ、三次元となっている。第2図は第3図にお
【プるB=Boの平面上での関係のみを取上げたもので
あり、第2図においてP (Vdo、 mo )として
与えられたP点は、第3図ではP(VdO。 mo 、 So )として与えられる。そして、P点が
決まった時即ち親イオンmo+が決まった時、この親イ
オンmo十から派生するすべての娘イオンmx (Vd
x、 Bx )は、電場電圧Vdと磁場強度Bの一次関
数として表わされ、第3図のP点を1つの角とする平面
(平行四辺形)PQOR上に展開される。従ってこの平
面に沿って掃引を行えば、親イオンnlO+から派生す
るすべての娘イオンを検出する娘イオンスキャンを行う
ことができる。 以下、第3図を用いて本発明と密接に関係する「娘イオ
ンスキャン」について先ず説明する。 最初に、第1の質量分析装置を用いて注目する親イオン
mO+を選択し、この親イオンmo+が常に衝突室5へ
入射するように第1の質量分析装置を固定しておく。こ
の状態では、衝突室5内で親イオンmo+が解裂して1
つ又は複数の娘イオ12− ンが派生し、その娘イオンが解裂しなかった親イオンと
共に重畳場へ導入されている。そして、次に重畳場質量
分析装置がこの親イオンmo+を検出するように設定す
ることにより、動作点をP点(Vdo、 mo 、 B
o )に設定し、このP点を掃引開始点として四辺形P
QORの底辺QOへ向けて平面上を任意の曲線又は直線
に沿うよう、電場電圧及び又は磁場強度を単独又は連動
で掃引すれば良い。 先に挙げた直線■に沿った掃引はその一例であり、磁場
一定のもとての電場掃引なので、掃引自体は容易に行う
ことができる。ただしこの掃引は、掃引中に重畳場の収
束条件が変化してしまうため、掃引に対応して収束条件
の補正が必要である。 他の例として、直線I=POに沿った掃引が考えられる
。これは点Pと原点Oとを結ぶ直線であり、この直線上
の任意点を(Vdx、 mx 、 3x )とすると、
上式が成立する。 mx /mo =Vdx/Vdo=BX /Bo (3
0)従って、電場電圧をVdoから零まで一定の傾きで
掃引し、それに連動して磁場強瓜を130から零まで一
定の傾きで掃引づれぼ良い。 この直線に沿った掃引は、(21)式で与えられるa/
aex= (Vdx/Voo) (mo /mx )の
値が常に一定に保たれるため、重畳場の収束糸f1が一
定に保たれ、収束条件を掃引中に補11:する必要がな
いという利点がある。 更に他の例として、折線PTOに沿った掃引が考えられ
る。これは」−述した2つの例を折衷した複合掃引と考
えられ、直線PT上の任意点は(22)式又は(23)
式で与えられ、直線゛「石Fの任意点(Vdx、 mx
、 Bx )は、T点の座標を(Vdx’ 、my、
’ 、Bx’ )とすると、(30)式に対応して下式
で与えられる。 mx /mx ’ −Vdx/Vdx’ =Bx /B
x ’(31) 第4図は、上述した考え方に従い複数の親イオンmol
” 、 mo2+ 、 mo3+、 moJ+、 mo
S+から派生した娘イオンが展開される5つの四辺形豆
TQ10RI 、P2 Q2 OR2、P3 Q30R
3。 P4 Q40R4、P5 Q50R5を示づ−0この5
つの四辺形に対してm=m1の平面Cを仮定すると、該
平面Cと各四辺形との交点として直線之1゜Q2 、
Q、3 、 i 、 c!、5が与えらレル。各直線上
に存在する娘イオンは、質量は等しくmlであるがその
親イオンの質量はすべて異なっている。従って、この平
面Cに沿って各直線を横切るよう例えば曲線IVに沿っ
て掃引すれば、娘イオンm1”を派生するすべての親イ
オンをめる親イオンスキャンを行うことが可能である。 ただし、重畳場を通過して検出されるのは常に質量m1
の娘イオンであることは言うまでもない。又、上記曲線
TVは各平面において第3図で説明した直線■上にある
点を結/Vだものである。 このような親イオンスキャンを行うことは、前記(29
)’ 式において娘イオンをmx =mlと固定し、親
イオンを汀TO=m17として、電場電圧Vdy、lf
場強度BYと共に変数にとった下式に相当する。 Vdy/Voo+ (BV /Bo ) F■了7ml
「15− =ml/my (32) この(32)式が親イオンスキャンを行うための基本式
である。この(32)式に従う掃引方法としては色々な
ものが考えられるが、以下に一例を示J0 掃引の始点を(Vdo、 Bo 、 moo)どりるど
、(32)式に従って次式が成立する。 Vdo/Voo−+−oo moo=ml /moo
(33)特に、Kを定数どしてすべてのmyにつきVd
y/Voo= K (ml /rrry ) (34)
が成立づるようにVdyを掃引するどり−れば、(32
)式からByは次式に従って掃引しな【ノればならない
。 (BV /BO)f■爾7而〒 −(1−K)ml /my <35) 又、(33)式に関しても(34)、(35)式に従っ
て次式が成立する。 Vdo/Voo= K (ml /moo) (36)
oo moo= (1−K)ml /moo (37)
(34)〜(37)式からに、 MOO,Vooヲ消去
16− すると、次式が得られる。 VdV/Vdo−moo/my (38)BV /80
= moo my (39)この(38)、(39)
式に基づいてV dV、及びBVを掃引ずれば、娘イオ
ンm1+を派生するすべての親イAンmy十をめること
ができる。 具体的な掃引は、(38)、(39)式からVdy、’
In 2= (Vdo/Bo ) 2(40)なる関係
が導かれ、この(40)式の右辺は掃引の始点から与え
られる定数であることから、VdV/By2−一定の関
係を保ってVdVとBYを掃引1れば良いことが分る。 この関係を保つ掃引は、例えば、磁場電源7によって重
畳場の磁場強度を第5図(a)に示】ように時間に対し
てリニアに掃引すると共に、電場電源によって重畳場の
電場電圧を第5図(b)に示1ように時間に対する二次
関数で掃引するようにすれば良い。 尚、その時重畳場質量分析装置で選択されて検出される
のは常に娘イオンm1+であるが、その娘イオンm1+
を派生した親イオンmy+は掃引と共に異なって来るの
で、前述した娘イオンスキャンのように前段の質量分析
装置を固定していたのでは特定の親イオンしか衝突室5
へ入口4しないことになる。従って、(38)、(39
)式に基づく掃引を行う際、重畳場質量分析装置で選択
した娘イオンを派生するその時々の親イオンmyが衝突
室5へ入射するように、前段の電場2.!&磁場から成
る二重収束質量分析装置を重畳場の掃引に連動して掃引
する必要がある。ただし、前段の質量分析装置が無くイ
オン!I11で生成されたすべての親イオンが同時に衝
突室5へ入射するような場合(この場合はもはやMS/
MS装置ではなく単独の重畳場質量分析装置になるが)
には、その必要がないことは言うまでもない。 上記(38)、(39)式に基づく掃引は、先に述べた
曲線■に沿った掃引で、(21)式に対応する(VdV
/VOO) (mV /m1)の値が掃引の間常に一定
に保たれるため、重畳場の収束条件が一定に保たれ、収
束条件を掃引中に補正する必要がないという利点がある
。 尚、上記は(32)式に従う掃引方法の一つの例を示し
たに過ぎず、他にも様々な掃引方法が考えられ、要する
に前述した平面C上で各直線之1゜Q2.Q3.Q4.
込5を横切るように適宜な曲線又は直線に沿って、電場
電圧及び又は磁場強度を単独又は連動で掃引するようず
れば、娘イオンm1+を派生するすべての親イオンをめ
る親イオンスキャンを行うことが可能であることは言う
までもない。
イオン回転半径 :aex磁場のみによるイオン回転半
径 :amX一般に、重畳場質量分析装置においては、
親イオンの質imoはMOOとVOOを用いて下式で与
えられる。 Vdo/ Voo+J−M「η谷フ′1〒o=1 (5
)又、重畳場におけるイオン回転半径は、電場のみによ
る回転半径と磁場のみによる電場回転半径とを合成した
ものとして与えられ、親イオン及び娘イオンについて下
式が成立する。 1/a=1/aeo+1/amo (6)1/a=1/
aex+1/amx (7)まず最初に、重畳場の磁場
強度が一定(BO)の場合について考える。磁場内でイ
オンが受ける力と円運動の遠心力は平衡するから、親イ
オン及び娘イオンについて下式が成立する。 mo vo 2 /amo=evo 3o (8)mx
vo 2/amx=evo 3o (9)従って、(
8)、(9)式より次式がめられる。 an+o/amx=mo /mx (10)更に、電場
零の時に検出される質量1ylooのイオンの速度をV
OOとすれば、(8)、(9)式と同様に下式が成立し
、 Moovoo2/a=evooBo (11)加速電圧
が不変で、親イオンmO+にも質量MOOのイオンにも
等しいエネルギーが与えられることから下式も成立する
。 MOOVOO2/2=mo vo 2 /2 (12)
そして(8)、(11)、(12)式からV OO。 3o、eを消去すると下式が得られる。 a/amo=FN]で7而o (13)この(13)式
と前記(10)式J:す、下式が得られる。 a/alllX= a amo/amOalllX−(
mo/mx) oo no (14)又、電場に関して
、電場内でイオンが受ける力と円運動の遠心力は平衡す
るから、親イオン及び娘イオンについて下式が成立する
。 mOVO2/aeo −−eiE。 =−eVdo/d (15) mx vo 2 /aex=−eEx −−eVdx/d (16) ここで、dは電極8.8′の間隔である。 従って、(15)、(16)式から次式がめられる。 aeo/aex= (Vdx/Vd0) (mo /m
x )(17) 更に、質量無限大の親イオンを検出するための電場電圧
VOOに関しては、その親イオンの質量をmz、速度を
VZOとすれば下式が成立する。 mz vzo2 /a=−eVoo/d (18)等し
い加速電圧で加速されているため、その質量無限大の親
イオンが持つエネルギーと質量mOの親イオンが持つエ
ネルギーとは等しいから、(17− 8)式は以下のように書き換えられる。 mo vo2 /a= −eVoo/d (19)この
(19)式と(15)式から下式がめられる。 a/aeo=Vdo/Voo (20>そして、この(
20)式と(17)式から下式がめられる。 a/aex= (a/aeo) (aeo/aex)=
(Vdo/Voo) (Vdx/Vdo) (mo
/mx )−(Vdx/Voo) (mo /mx )
(21)この(21)式と(14)式を前記(7)式
に代入すると下式が得られる。 a/aeX十a/amX = (Vdx/Voo) (mo /mx )+(no
/mx ) srTImフ′下〒O=1 (22>(
22)式は更に下式のようにも書き変えることができる
。 V dx/ V oo十(@了Gγ酊丁−mx/mo
(23>(22)式あるいは(23>式は、VOO,M
OO。 mOを与えた時、娘イオンmx+とそれを検出す8− るための電場電圧Vd×との関係を示していると考えら
れる。特に、親イオンmO+を検出している状態を初期
条件として設定すれば、前記(5)式が同時に成立する
ので、(23)式−(5)式を行うことにより、下式が
得られる。 mx/mo=1−(Vdo−Vdx)/Voo (24
)mo 、 Vdo、 Vooは既知であるので、(2
4〉式からmxはVdxの一次関数であることが分る。 第2図は、(24)式及び(5)式の関係をグラフとし
て表わしたもので、横軸に電場電圧Vdを、縦軸に検出
されるイオンの質量数Mを夫々とっている。第2図にお
いて、■は(5)式に基づく親イオンの掃引カーブを示
し、電場電圧Vdが零の時質量がMOOとなり、電場電
圧がVOOで■の質量になっている。ことが分る。■は
〈24)式に基づく娘イオンの掃引直線を示し、点P(
Vdo。 mo )を通る、傾き−mO/V00の直線である。 この図から、親イオンmO+を検出している点Pの状態
を始点として、この直線■に沿って矢印方向に電場電圧
を掃引すれば、この親イオンから解裂したすべての娘イ
オンが順次検出され、娘イオンのスペクトルを得る「娘
イオンスキャン」を行うことができることが分る。 以上は磁場強面一定で電場電圧を掃引する場合であるが
、次に電場電圧と磁場強度の両方を掃引して同じ親イオ
ンmo+及び娘イオンmx十を検出する場合について考
える。磁場強度が、例えばBOからBxへ変わっても前
記VOOは一定であるが、MOOは変わり、同じイオン
を検出するだめの電場電圧も変わる。その変わった値を
夫々lvl oo’Vdx’ とすれば、Vdx’ 、
Moo’ の間にも(23)式に対応する下式が成立
する。 Vdx’ /Voo+ oo /mo =mx /m。 (25) 又、磁場のみが存在する場合、(11)式が成立するこ
とは先に述べたが、その時検出される質量MOoのイオ
ンが持つエネルギーは、イオン加速電圧をVaとして下
式で表わされる。 1vloovoo2/2=eVa (26)そして、こ
の(26)式と(11)式から下式が導かれる。 F■萄■1= F丁77Bo a (27)磁場強度が
3xの場合についても全く同様に下式が成立し、 FW面一■了−(N)7’Bxa (28)この(28
)式及び’(27)式を用いて(25)式からMOθ′
を消去すれば、下式が得られることになる。 Vdx’ /Voo−+−<Bx /Bo ) oo
m。 −mx/mo (29) 更にこのV dx’ を新たにVdxと置き直せば、下
式が得られる。 Vdx/Voo十 (Bx /Bo ) oo/m。 =mx/mo (29)’ この(29)’ 式は親イオンの解裂により娘イオンが
派生するに際し、重畳場で成立する最も一般的な関係を
示す。 第3図は、上記(29)’式、(24)式。 (5)式の関係をグラフとして表わしたもので、第2図
の2つの軸に更に重畳場の磁場Bの軸が付11− け加えられ、三次元となっている。第2図は第3図にお
【プるB=Boの平面上での関係のみを取上げたもので
あり、第2図においてP (Vdo、 mo )として
与えられたP点は、第3図ではP(VdO。 mo 、 So )として与えられる。そして、P点が
決まった時即ち親イオンmo+が決まった時、この親イ
オンmo十から派生するすべての娘イオンmx (Vd
x、 Bx )は、電場電圧Vdと磁場強度Bの一次関
数として表わされ、第3図のP点を1つの角とする平面
(平行四辺形)PQOR上に展開される。従ってこの平
面に沿って掃引を行えば、親イオンnlO+から派生す
るすべての娘イオンを検出する娘イオンスキャンを行う
ことができる。 以下、第3図を用いて本発明と密接に関係する「娘イオ
ンスキャン」について先ず説明する。 最初に、第1の質量分析装置を用いて注目する親イオン
mO+を選択し、この親イオンmo+が常に衝突室5へ
入射するように第1の質量分析装置を固定しておく。こ
の状態では、衝突室5内で親イオンmo+が解裂して1
つ又は複数の娘イオ12− ンが派生し、その娘イオンが解裂しなかった親イオンと
共に重畳場へ導入されている。そして、次に重畳場質量
分析装置がこの親イオンmo+を検出するように設定す
ることにより、動作点をP点(Vdo、 mo 、 B
o )に設定し、このP点を掃引開始点として四辺形P
QORの底辺QOへ向けて平面上を任意の曲線又は直線
に沿うよう、電場電圧及び又は磁場強度を単独又は連動
で掃引すれば良い。 先に挙げた直線■に沿った掃引はその一例であり、磁場
一定のもとての電場掃引なので、掃引自体は容易に行う
ことができる。ただしこの掃引は、掃引中に重畳場の収
束条件が変化してしまうため、掃引に対応して収束条件
の補正が必要である。 他の例として、直線I=POに沿った掃引が考えられる
。これは点Pと原点Oとを結ぶ直線であり、この直線上
の任意点を(Vdx、 mx 、 3x )とすると、
上式が成立する。 mx /mo =Vdx/Vdo=BX /Bo (3
0)従って、電場電圧をVdoから零まで一定の傾きで
掃引し、それに連動して磁場強瓜を130から零まで一
定の傾きで掃引づれぼ良い。 この直線に沿った掃引は、(21)式で与えられるa/
aex= (Vdx/Voo) (mo /mx )の
値が常に一定に保たれるため、重畳場の収束糸f1が一
定に保たれ、収束条件を掃引中に補11:する必要がな
いという利点がある。 更に他の例として、折線PTOに沿った掃引が考えられ
る。これは」−述した2つの例を折衷した複合掃引と考
えられ、直線PT上の任意点は(22)式又は(23)
式で与えられ、直線゛「石Fの任意点(Vdx、 mx
、 Bx )は、T点の座標を(Vdx’ 、my、
’ 、Bx’ )とすると、(30)式に対応して下式
で与えられる。 mx /mx ’ −Vdx/Vdx’ =Bx /B
x ’(31) 第4図は、上述した考え方に従い複数の親イオンmol
” 、 mo2+ 、 mo3+、 moJ+、 mo
S+から派生した娘イオンが展開される5つの四辺形豆
TQ10RI 、P2 Q2 OR2、P3 Q30R
3。 P4 Q40R4、P5 Q50R5を示づ−0この5
つの四辺形に対してm=m1の平面Cを仮定すると、該
平面Cと各四辺形との交点として直線之1゜Q2 、
Q、3 、 i 、 c!、5が与えらレル。各直線上
に存在する娘イオンは、質量は等しくmlであるがその
親イオンの質量はすべて異なっている。従って、この平
面Cに沿って各直線を横切るよう例えば曲線IVに沿っ
て掃引すれば、娘イオンm1”を派生するすべての親イ
オンをめる親イオンスキャンを行うことが可能である。 ただし、重畳場を通過して検出されるのは常に質量m1
の娘イオンであることは言うまでもない。又、上記曲線
TVは各平面において第3図で説明した直線■上にある
点を結/Vだものである。 このような親イオンスキャンを行うことは、前記(29
)’ 式において娘イオンをmx =mlと固定し、親
イオンを汀TO=m17として、電場電圧Vdy、lf
場強度BYと共に変数にとった下式に相当する。 Vdy/Voo+ (BV /Bo ) F■了7ml
「15− =ml/my (32) この(32)式が親イオンスキャンを行うための基本式
である。この(32)式に従う掃引方法としては色々な
ものが考えられるが、以下に一例を示J0 掃引の始点を(Vdo、 Bo 、 moo)どりるど
、(32)式に従って次式が成立する。 Vdo/Voo−+−oo moo=ml /moo
(33)特に、Kを定数どしてすべてのmyにつきVd
y/Voo= K (ml /rrry ) (34)
が成立づるようにVdyを掃引するどり−れば、(32
)式からByは次式に従って掃引しな【ノればならない
。 (BV /BO)f■爾7而〒 −(1−K)ml /my <35) 又、(33)式に関しても(34)、(35)式に従っ
て次式が成立する。 Vdo/Voo= K (ml /moo) (36)
oo moo= (1−K)ml /moo (37)
(34)〜(37)式からに、 MOO,Vooヲ消去
16− すると、次式が得られる。 VdV/Vdo−moo/my (38)BV /80
= moo my (39)この(38)、(39)
式に基づいてV dV、及びBVを掃引ずれば、娘イオ
ンm1+を派生するすべての親イAンmy十をめること
ができる。 具体的な掃引は、(38)、(39)式からVdy、’
In 2= (Vdo/Bo ) 2(40)なる関係
が導かれ、この(40)式の右辺は掃引の始点から与え
られる定数であることから、VdV/By2−一定の関
係を保ってVdVとBYを掃引1れば良いことが分る。 この関係を保つ掃引は、例えば、磁場電源7によって重
畳場の磁場強度を第5図(a)に示】ように時間に対し
てリニアに掃引すると共に、電場電源によって重畳場の
電場電圧を第5図(b)に示1ように時間に対する二次
関数で掃引するようにすれば良い。 尚、その時重畳場質量分析装置で選択されて検出される
のは常に娘イオンm1+であるが、その娘イオンm1+
を派生した親イオンmy+は掃引と共に異なって来るの
で、前述した娘イオンスキャンのように前段の質量分析
装置を固定していたのでは特定の親イオンしか衝突室5
へ入口4しないことになる。従って、(38)、(39
)式に基づく掃引を行う際、重畳場質量分析装置で選択
した娘イオンを派生するその時々の親イオンmyが衝突
室5へ入射するように、前段の電場2.!&磁場から成
る二重収束質量分析装置を重畳場の掃引に連動して掃引
する必要がある。ただし、前段の質量分析装置が無くイ
オン!I11で生成されたすべての親イオンが同時に衝
突室5へ入射するような場合(この場合はもはやMS/
MS装置ではなく単独の重畳場質量分析装置になるが)
には、その必要がないことは言うまでもない。 上記(38)、(39)式に基づく掃引は、先に述べた
曲線■に沿った掃引で、(21)式に対応する(VdV
/VOO) (mV /m1)の値が掃引の間常に一定
に保たれるため、重畳場の収束条件が一定に保たれ、収
束条件を掃引中に補正する必要がないという利点がある
。 尚、上記は(32)式に従う掃引方法の一つの例を示し
たに過ぎず、他にも様々な掃引方法が考えられ、要する
に前述した平面C上で各直線之1゜Q2.Q3.Q4.
込5を横切るように適宜な曲線又は直線に沿って、電場
電圧及び又は磁場強度を単独又は連動で掃引するようず
れば、娘イオンm1+を派生するすべての親イオンをめ
る親イオンスキャンを行うことが可能であることは言う
までもない。
第1図は後段の質量分析装置として重畳場質量分析装置
を用いたMS/MS装置の構造を示す図、第2図は(2
4)式及び(5)式の関係を説明するための図、第3図
は〈29)式、(24)式。 (5)式の関係を説明するための図、第4図は親イオン
スキャンを説明するための図、第5図は実際の掃引の例
を説明するための波形図である。 1:イオン源、2:電場、3:磁場、 4:コレクタ、5:!突室、6.6’:11極、7:磁
場電源、8.8’:電極、9:電場電源。
を用いたMS/MS装置の構造を示す図、第2図は(2
4)式及び(5)式の関係を説明するための図、第3図
は〈29)式、(24)式。 (5)式の関係を説明するための図、第4図は親イオン
スキャンを説明するための図、第5図は実際の掃引の例
を説明するための波形図である。 1:イオン源、2:電場、3:磁場、 4:コレクタ、5:!突室、6.6’:11極、7:磁
場電源、8.8’:電極、9:電場電源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 磁場Bと該磁場に直交する方向を持つ電場Fを重畳した
場を有する質量分析装置において、質量m1の娘イオン
を派生するすべての親イオンmyをめるに際し、VOO
を質量無限大のイオンを検出するための電場電圧1M0
0を電場強度が零の時に検出される親イオンの質!、B
oをその時の磁場強度と夫々する時、電場を発生するた
めの電圧Vdy及び又は磁場強度BVを、 Vdy/Voo−+−(By /13o ) J−N(
11「7−百丁A”−ml /mV なる関係式に従って連動で又は単独で掃引し、親イオン
の質量myをめるようにしたことを特徴とする重畳場質
量分析装置の掃引方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59029415A JPS60171454A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 重畳場質量分析装置の掃引方法 |
US06/698,039 US4588889A (en) | 1984-02-10 | 1985-02-04 | Sweeping process for mass spectrometer having superimposed fields |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59029415A JPS60171454A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 重畳場質量分析装置の掃引方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60171454A true JPS60171454A (ja) | 1985-09-04 |
JPH0331386B2 JPH0331386B2 (ja) | 1991-05-02 |
Family
ID=12275494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59029415A Granted JPS60171454A (ja) | 1984-02-10 | 1984-02-17 | 重畳場質量分析装置の掃引方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60171454A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100658736B1 (ko) * | 2004-08-26 | 2006-12-15 | 정형로 | 화재진압용 등짐식 소화장비 |
-
1984
- 1984-02-17 JP JP59029415A patent/JPS60171454A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100658736B1 (ko) * | 2004-08-26 | 2006-12-15 | 정형로 | 화재진압용 등짐식 소화장비 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0331386B2 (ja) | 1991-05-02 |
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