JPS6084754A - 四重極子型質量分析計イオン源 - Google Patents
四重極子型質量分析計イオン源Info
- Publication number
- JPS6084754A JPS6084754A JP58190626A JP19062683A JPS6084754A JP S6084754 A JPS6084754 A JP S6084754A JP 58190626 A JP58190626 A JP 58190626A JP 19062683 A JP19062683 A JP 19062683A JP S6084754 A JPS6084754 A JP S6084754A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion
- focus
- ionization chamber
- ions
- ion source
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/06—Electron- or ion-optical arrangements
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (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〕
本発明は四重極子型質量分析計イオン源に係り、特に＾
感度の質量分析全可能とするに好適なイオン源に関する
ものである。
感度の質量分析全可能とするに好適なイオン源に関する
ものである。
第１図は従来の四重極子型質量分析計イオン源の説明図
である。このイオン源は、イオン化室１、イオンリベラ
ー２、フィラメント３、電子反射電極４、電子コレクタ
ー５、イオンフォーカス６、接地電極７より構成してあ
り、分析場は、保護円筒８内にあり、互いに平行に配置
された４本の円柱ロッド９で凹まれている。イオン源は
、分析場の直前に置かれ、フィラメント３より出射する
電子流１０と試料流は、イオン化室１内で交叉し、そこ
で生成されたイオン流は、イオンリペラー２等の働きで
イオン化室１のイオン出射孔１１より外へ導き出され、
さらに数百ボルトの負電圧を印加しであるイオンフォー
カス６の機能で、それの進行方向を整えられた後分析場
へ入射する。分析場は４本の円柱ロッド９で囲まれた空
間となっており、４本のうち２一本の円柱ロッド９をそ
れぞれ組とし、一方にはプラスの（直流電圧十交流電圧
）衾、他方にはマイナスの（直流電圧十交流電圧）を印
加し、直流電圧／交流電圧の値を一定に保持しながら交
流電圧を掃引し、交流電圧の値に応じて特定の質量数／
電荷数のイオンが分析場のイオン収束作用を受けて、分
析管内を通過してイオンコレクタ電極に達するようにし
である。
である。このイオン源は、イオン化室１、イオンリベラ
ー２、フィラメント３、電子反射電極４、電子コレクタ
ー５、イオンフォーカス６、接地電極７より構成してあ
り、分析場は、保護円筒８内にあり、互いに平行に配置
された４本の円柱ロッド９で凹まれている。イオン源は
、分析場の直前に置かれ、フィラメント３より出射する
電子流１０と試料流は、イオン化室１内で交叉し、そこ
で生成されたイオン流は、イオンリペラー２等の働きで
イオン化室１のイオン出射孔１１より外へ導き出され、
さらに数百ボルトの負電圧を印加しであるイオンフォー
カス６の機能で、それの進行方向を整えられた後分析場
へ入射する。分析場は４本の円柱ロッド９で囲まれた空
間となっており、４本のうち２一本の円柱ロッド９をそ
れぞれ組とし、一方にはプラスの（直流電圧十交流電圧
）衾、他方にはマイナスの（直流電圧十交流電圧）を印
加し、直流電圧／交流電圧の値を一定に保持しながら交
流電圧を掃引し、交流電圧の値に応じて特定の質量数／
電荷数のイオンが分析場のイオン収束作用を受けて、分
析管内を通過してイオンコレクタ電極に達するようにし
である。
イオンフォーカス６は、イオン流の軌道を修正し、発散
しようとするイオン流を収束させる働きをする。したが
って、イオン流１２のように分析場断面に直角に入射す
るイオン流やイオン流１３のように分析場断面に対して
最大数度の傾きをもって入射するイオン流は、確実に分
析場による収束作用を受け、分析管内を通過してイオン
コレクタ電極に達することができる。
しようとするイオン流を収束させる働きをする。したが
って、イオン流１２のように分析場断面に直角に入射す
るイオン流やイオン流１３のように分析場断面に対して
最大数度の傾きをもって入射するイオン流は、確実に分
析場による収束作用を受け、分析管内を通過してイオン
コレクタ電極に達することができる。
しかし、イオン化室１内で電子衝撃を受けて生成される
イオンの初期運動エネルギーが大きいと、イオンの速度
が速いため、イオンは極く短時間でイオンフォーカス６
の近傍を通過し、十分なフォーカス作用を受けることが
できず、イオンがイオン化室１を出る時点で向う方向に
イオンがほぼ直進し、イオン流１４のようにイオン源構
成電極に衝突して失われる。また、イオンの初期運動エ
ネルギーが小さくとも、イオン化室１からの出射角度が
大きいと、イオンがフォーカス作用を受けてもその影響
が小さいため、究極的には若干の軌道修正しかなされず
、やはりイオン源構成電極に衝突して失われる。
イオンの初期運動エネルギーが大きいと、イオンの速度
が速いため、イオンは極く短時間でイオンフォーカス６
の近傍を通過し、十分なフォーカス作用を受けることが
できず、イオンがイオン化室１を出る時点で向う方向に
イオンがほぼ直進し、イオン流１４のようにイオン源構
成電極に衝突して失われる。また、イオンの初期運動エ
ネルギーが小さくとも、イオン化室１からの出射角度が
大きいと、イオンがフォーカス作用を受けてもその影響
が小さいため、究極的には若干の軌道修正しかなされず
、やはりイオン源構成電極に衝突して失われる。
一方、四重極子型質量分析計は、その動作原理から分析
場断面に対して直角方向からのみでなく、数十度の角度
をもって斜めに入射するイオンに対しても電場による収
束効果が作用し、分析管内を通過させる能力を有してい
る。
場断面に対して直角方向からのみでなく、数十度の角度
をもって斜めに入射するイオンに対しても電場による収
束効果が作用し、分析管内を通過させる能力を有してい
る。
ところで、従来のイオン源は、第１図に示しであるよう
に、イオンフォーカス６および接地電極７のイオン通過
孔の寸法をイオン化室１のイオン出射孔１１０寸法と同
じく小さくしてあり、イオン化室１内のイオン生成場所
から分析場を望む角度を数度以内としである。すなわち
、４本の円柱ロッド９のうち相対する２本のロッド９間
の距離が代表的な値１０ｍｍの場合、上記各部のイオン
通過孔の直径を高々敢闘としである。したがって、分析
に使用できるイオンの量は、全生成イオンの極く一部に
限られ、従来のイオン源は、イオン化室１内で生成され
たイオンの分析への利用効率が悪く、これが感度低下を
もたらす要因になっていた。
に、イオンフォーカス６および接地電極７のイオン通過
孔の寸法をイオン化室１のイオン出射孔１１０寸法と同
じく小さくしてあり、イオン化室１内のイオン生成場所
から分析場を望む角度を数度以内としである。すなわち
、４本の円柱ロッド９のうち相対する２本のロッド９間
の距離が代表的な値１０ｍｍの場合、上記各部のイオン
通過孔の直径を高々敢闘としである。したがって、分析
に使用できるイオンの量は、全生成イオンの極く一部に
限られ、従来のイオン源は、イオン化室１内で生成され
たイオンの分析への利用効率が悪く、これが感度低下を
もたらす要因になっていた。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、そノ目的とする
ところは、イオン化室内で生成されたイオンの大部分を
質量分析に使用できるようにすることができる四重極子
型質量分析計イオン源を提供することにある。
ところは、イオン化室内で生成されたイオンの大部分を
質量分析に使用できるようにすることができる四重極子
型質量分析計イオン源を提供することにある。
本発明の特徴は、イオンフォーカスおよび接地電極など
に設けるイオン通孔の寸法は分析場に近いものほど次第
に大きく構成した点にある。
に設けるイオン通孔の寸法は分析場に近いものほど次第
に大きく構成した点にある。
以下本発明を第２図、第３図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。
細に説明する。
第２図は本発明のイオン源の一実施例を示す説明図で、
第１図と同一部分は同じ符号で示し、ここでは説明を省
略する。第２図においては、イオンフォーカス６に設け
るイオン通過孔１５０寸法は、イオン化室１に設けたイ
オン出射孔１１０寸法より犬きくしてあり、また、接地
電極７に設けるイオン通過孔１６０寸法は、イオンフォ
ーカス６に設けるイオン通過孔１５の寸法より大きくし
である。しかも、イオン化室１に設けたイオン通過孔１
１０寸法は従来よりも大きくしである。ただし、各電極
毎の孔径の拡がり割合は一定としてあり、使用する円柱
ロッド９の相対する２本のロッド９間の間隔を１０ｍｍ
、円柱ロッド９に印加する交流電圧の周波数ｉ１．８６
ＭＨｚ、分析時の分解能を約２００として、イオン源の
設計を行っである。
第１図と同一部分は同じ符号で示し、ここでは説明を省
略する。第２図においては、イオンフォーカス６に設け
るイオン通過孔１５０寸法は、イオン化室１に設けたイ
オン出射孔１１０寸法より犬きくしてあり、また、接地
電極７に設けるイオン通過孔１６０寸法は、イオンフォ
ーカス６に設けるイオン通過孔１５の寸法より大きくし
である。しかも、イオン化室１に設けたイオン通過孔１
１０寸法は従来よりも大きくしである。ただし、各電極
毎の孔径の拡がり割合は一定としてあり、使用する円柱
ロッド９の相対する２本のロッド９間の間隔を１０ｍｍ
、円柱ロッド９に印加する交流電圧の周波数ｉ１．８６
ＭＨｚ、分析時の分解能を約２００として、イオン源の
設計を行っである。
ここに、イオン源からのイオンの分析場への入射方向が
分析場断面に対して２３°以内のものは、−ｔ’−ヘＣ
分析管内を通過してイオンコレクタｌｌＪ達できるよう
に、第２図の３個のイオン通過孔１１゜１５．１６のイ
オン進行方向に対する径の拡がりは２３°とした。した
がって、イオン化室１とイオンフォーカス６との間隔お
よびイオンフォーカス６と接地電極７との間隔をそれぞ
れ２闘とし、接地電極７には円錐部１７を設け、円錐部
１７の軸方向長さを４咽とし、さらに、イオン化室１の
イオン出射孔１１と電子流１ｏとの間の距離を３ｆｌと
した場合、イオン通過孔各部の寸法は以下のようにした
。接地電極７０円錐部１７の最も径の大きいところ、す
なわち、分析場入口に最も近いところは直径９．３ ｆ
ｉ 、最もイオンフォーカス６に近い部分、すなわち、
イオン通過孔１６は直径５．９閣、イオンフォーカス６
のイオン通過孔１５は直径４．２１１１１１１ 、イオ
ン室１のイオン出射孔１１は直径２．５閣とした。
分析場断面に対して２３°以内のものは、−ｔ’−ヘＣ
分析管内を通過してイオンコレクタｌｌＪ達できるよう
に、第２図の３個のイオン通過孔１１゜１５．１６のイ
オン進行方向に対する径の拡がりは２３°とした。した
がって、イオン化室１とイオンフォーカス６との間隔お
よびイオンフォーカス６と接地電極７との間隔をそれぞ
れ２闘とし、接地電極７には円錐部１７を設け、円錐部
１７の軸方向長さを４咽とし、さらに、イオン化室１の
イオン出射孔１１と電子流１ｏとの間の距離を３ｆｌと
した場合、イオン通過孔各部の寸法は以下のようにした
。接地電極７０円錐部１７の最も径の大きいところ、す
なわち、分析場入口に最も近いところは直径９．３ ｆ
ｉ 、最もイオンフォーカス６に近い部分、すなわち、
イオン通過孔１６は直径５．９閣、イオンフォーカス６
のイオン通過孔１５は直径４．２１１１１１１ 、イオ
ン室１のイオン出射孔１１は直径２．５閣とした。
このように、イオン生成場所から接地電極７の最も径の
大きい部分をのぞむ角度を２３°と従来のイオン源に比
べて１桁以上大きくしたので、本発明に係るイオン源に
よれば、イオン流１８のように分析場に直角に入射する
イオンやイオン流１９゜２０のように若干斜めに入射す
るイオンのみでなく、イオン流２１のようにイオンフォ
ーカス６による収束作用をあまり受けないで入射するイ
オンをも分析に供することができる。その結果、本発明
に係るイオン源を用いれば、四重極子型質量分析計の感
度を従来のそれよりも１桁以上向上できる。
大きい部分をのぞむ角度を２３°と従来のイオン源に比
べて１桁以上大きくしたので、本発明に係るイオン源に
よれば、イオン流１８のように分析場に直角に入射する
イオンやイオン流１９゜２０のように若干斜めに入射す
るイオンのみでなく、イオン流２１のようにイオンフォ
ーカス６による収束作用をあまり受けないで入射するイ
オンをも分析に供することができる。その結果、本発明
に係るイオン源を用いれば、四重極子型質量分析計の感
度を従来のそれよりも１桁以上向上できる。
ただし、イオンの入射角鼓が分析場断面に対して何度ま
で許容されるかは、対角線上に配置される円柱ロッド９
間の間隔、円柱ロッド９に印加する交流電圧の周波数お
よび使用時の分解能に依存するため、それらに応じてイ
オン源の設計を行うようにする。
で許容されるかは、対角線上に配置される円柱ロッド９
間の間隔、円柱ロッド９に印加する交流電圧の周波数お
よび使用時の分解能に依存するため、それらに応じてイ
オン源の設計を行うようにする。
なお、イオンフォーカス６の一イオン通過孔１５の直径
は、イオン化室１のイオン出射孔１１の直径より大きく
しであるため、イオンフォーカス６に印加する電圧は、
イオン化室１のイオン出射孔１１の部分でさえぎられる
。通常、イオンフォーカス６に印加する電圧は、イオン
の軌道修正作用を果たすだけでなく、イオン化室１のイ
オン出射孔１１を通してイオン化室１内にまで浸透し、
イオン化室１内のイオンを引き出す働きも兼ねている。
は、イオン化室１のイオン出射孔１１の直径より大きく
しであるため、イオンフォーカス６に印加する電圧は、
イオン化室１のイオン出射孔１１の部分でさえぎられる
。通常、イオンフォーカス６に印加する電圧は、イオン
の軌道修正作用を果たすだけでなく、イオン化室１のイ
オン出射孔１１を通してイオン化室１内にまで浸透し、
イオン化室１内のイオンを引き出す働きも兼ねている。
したがって、生成イオンのイオン化室１の外への引き出
し効果が弱くなる。そこで、本発明においては、イオン
生成場所とイオン化室１のイオン出射孔１１との間の距
離を３ｗ＋１とし、従来のそれの約１／２と小さくシ、
イオンフォーカス６に印加した電圧の効果が期待できる
ようにした。さらに、イオンリペラー２の設置位置をイ
オン生成場所に近づけ、イオン押し出し効果が大きくな
るようにした。これらの対策を施すことにより、イオン
化室１は従来のものより小型となり、その結果、イオン
化室１の真空排気時定数が従来の１／２以下となり、分
析終了時の残留試料の排気が容易となった。
し効果が弱くなる。そこで、本発明においては、イオン
生成場所とイオン化室１のイオン出射孔１１との間の距
離を３ｗ＋１とし、従来のそれの約１／２と小さくシ、
イオンフォーカス６に印加した電圧の効果が期待できる
ようにした。さらに、イオンリペラー２の設置位置をイ
オン生成場所に近づけ、イオン押し出し効果が大きくな
るようにした。これらの対策を施すことにより、イオン
化室１は従来のものより小型となり、その結果、イオン
化室１の真空排気時定数が従来の１／２以下となり、分
析終了時の残留試料の排気が容易となった。
第３図は本発明の他の実施例を示す第２図に相当する説
明図で、第２図と同一部分は同じ符号で示しである。第
３図においては、イオン化室１のイオン出射孔１１の直
径を第２図の場合よりも大きくして、イオンフォーカス
６のイオン通過孔１５の直径と同じにしてあり、斜めに
入射するイオンの許容入射角度は、第２図の場合と同様
２３度としである。第３図によれば、イオンフォーカス
６に印加した電圧の効果をイオン化室１のイオン出射孔
１１がさえぎることがなく、イオン化室１内は従来と同
一構造とすることができる。しかも、第２図の場合と同
様の効果が得られる。
明図で、第２図と同一部分は同じ符号で示しである。第
３図においては、イオン化室１のイオン出射孔１１の直
径を第２図の場合よりも大きくして、イオンフォーカス
６のイオン通過孔１５の直径と同じにしてあり、斜めに
入射するイオンの許容入射角度は、第２図の場合と同様
２３度としである。第３図によれば、イオンフォーカス
６に印加した電圧の効果をイオン化室１のイオン出射孔
１１がさえぎることがなく、イオン化室１内は従来と同
一構造とすることができる。しかも、第２図の場合と同
様の効果が得られる。
以上説明したように、本発明によれば、イオン化室内で
生成されたイオンの大部分を質量分析に使用することが
できるようになるので、高感度の質量分析を可能とする
ことができるという効果がある。
生成されたイオンの大部分を質量分析に使用することが
できるようになるので、高感度の質量分析を可能とする
ことができるという効果がある。
第１図は従来の四重極子型質量分析計イオン源の説明図
、第２図は本発明の四重極子型質量分析計イオン源の一
実施例を示す説明図、第３図は本発明の他の実施例を示
す第２図に相当する説明図である。 １・・・イオン化室、６・・・イオンフォーカス、７・
・・接地電極、１０・・・電子流、１１・・・イオン出
射孔、ｔ２ｒａ ｌ ＩＱ ／Ｌ！ｆ
、第２図は本発明の四重極子型質量分析計イオン源の一
実施例を示す説明図、第３図は本発明の他の実施例を示
す第２図に相当する説明図である。 １・・・イオン化室、６・・・イオンフォーカス、７・
・・接地電極、１０・・・電子流、１１・・・イオン出
射孔、ｔ２ｒａ ｌ ＩＱ ／Ｌ！ｆ
Claims (1)
- １、 イオン出射孔を設けておるイオン化室と、前記イ
オン出射孔より導き出されたイオンの軌道修正を行うイ
オンフォーカスと、接地電極とを備えたイオン源におい
て、前記イオンフォーカスおよび前記接地電極に設ける
イオン通過孔の寸法は分析場に近いものはど次第に大き
く構成しであることを特徴とする四重極子型質量分析計
イオン源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58190626A JPS6084754A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 四重極子型質量分析計イオン源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58190626A JPS6084754A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 四重極子型質量分析計イオン源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6084754A true JPS6084754A (ja) | 1985-05-14 |
Family
ID=16261196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58190626A Pending JPS6084754A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 四重極子型質量分析計イオン源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6084754A (ja) |
-
1983
- 1983-10-14 JP JP58190626A patent/JPS6084754A/ja active Pending
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