JPS6182651A - Time-of-flight type mass spectrometer - Google Patents
Time-of-flight type mass spectrometerInfo
- Publication number
- JPS6182651A JPS6182651A JP59204958A JP20495884A JPS6182651A JP S6182651 A JPS6182651 A JP S6182651A JP 59204958 A JP59204958 A JP 59204958A JP 20495884 A JP20495884 A JP 20495884A JP S6182651 A JPS6182651 A JP S6182651A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- time
- mass
- ions
- ion
- flight
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/40—Time-of-flight spectrometers
- H01J49/403—Time-of-flight spectrometers characterised by the acceleration optics and/or the extraction fields
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
この発明は飛行時間型質量分析装置に関し、とくにその
イオン加速方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Industrial Application Field The present invention relates to a time-of-flight mass spectrometer, and particularly to an ion acceleration method thereof.
(ロ)従来技術
従来の飛行時間型質量分析装置では、イオン化室と引き
出し電極間に直流電圧を印加しておき、イオン化室での
イオン発生をパルス的におこなう方法や、イオン発生は
定常的におこないイオン化室からのイオンの引き出しを
パルス電圧でおこなう方法などがよく知られている。こ
れらの方法は、どちらもす末ての質量のイオンに等しい
エネルギを与えて加速(等エネルギ加速)するものであ
る。(b) Conventional technology In conventional time-of-flight mass spectrometers, a DC voltage is applied between the ionization chamber and the extraction electrode, and ions are generated in the ionization chamber in a pulsed manner, or ions are generated steadily. A well-known method is to use pulsed voltage to extract ions from the ionization chamber. Both of these methods apply equal energy to ions of all mass to accelerate them (equal-energetic acceleration).
すなわち質量mのあるイオンを考えると、1/2mvo
2=eVo=一定−・・−(1−1’)なる関係がなり
たつ。ここでvOはイオンの得る速度、Voは引き出し
電圧、eは電荷量である。In other words, considering an ion with mass m, 1/2 mvo
2=eVo=constant----(1-1') holds true. Here, vO is the velocity obtained by the ions, Vo is the extraction voltage, and e is the amount of charge.
いまイオン検出器までの無電界空間の距離をLとすると
、イオンの飛行時間Tは
T = L / v o = L (i/ r璽]ゴー
(1−2)となり、飛行時間Tは質量の平方根iに比
例するもので、したがって飛行時間Tが異なることを利
用して質量mの区別をおこなうものである。Now, if the distance in the field-free space to the ion detector is L, then the flight time T of the ion is T = L / v o = L (i / r) go (1-2), and the flight time T is the mass of the ion. It is proportional to the square root i, and therefore, the difference in flight time T is used to distinguish the mass m.
しかしながら、等エネルギ加速では飛行時間Tが質量の
平方根f訂に比例するために、質量mが大きくなるに従
っである質量数差Δmに対する飛行時間Tの差ΔTが小
さくなり、高質量域での質量数測定が困難なるものであ
る。However, in isoenergetic acceleration, the time of flight T is proportional to the square root f of the mass, so as the mass m increases, the difference ΔT in the time of flight T for a certain mass number difference Δm decreases, and in the high mass range This makes mass number measurement difficult.
(ハ)目的
この発明は上記の事情に鑑みてなさたちので、高質量域
での質量数測定が容易でかつ分解能のよい飛行時間型質
量分析装置を提供しようとするものである。(c) Purpose This invention was developed in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a time-of-flight mass spectrometer that can easily measure mass numbers in a high mass range and has good resolution.
(ニ)構成
そしてこの発明は、パルス電圧発生手段によりイオン化
室と引き出し電極間にパルス電圧を印加する構成で、そ
のさらに詳しい構成は、試料をイオン化するイオン化室
と、イオン化室から引き出されたイオンが飛行する径路
であるドリフト管と、イオン検出器と、イオン化室とド
リフト管との間に位置する引き出し電極とを備える飛行
時間型質量分析装置において、イオン化室と引き出し電
極間に、すべてのイオンを等運動量加速させかつ観測す
べき最小質量数のイオンがドリフト管へ到達する時間よ
り短かいパルス幅のパルス電圧を発生させるパルス電圧
発生手段を電気的に接続して設けることを特徴とする飛
行時間型質量分析装置である。(d) Configuration and this invention has a configuration in which a pulse voltage is applied between an ionization chamber and an extraction electrode by a pulse voltage generation means. In a time-of-flight mass spectrometer equipped with a drift tube, which is a path through which ions fly, an ion detector, and an extraction electrode located between the ionization chamber and the drift tube, all ions are A flight characterized by electrically connecting and providing a pulse voltage generating means for accelerating by a uniform momentum and generating a pulse voltage having a pulse width shorter than the time it takes for ions of the minimum mass number to be observed to reach the drift tube. It is a time-based mass spectrometer.
(ホ)実施例
以下この発明の実施例を図面にて詳述するが、この発明
が以下の実施例に限定されるものではない。(e) Examples Examples of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings, but the invention is not limited to the following examples.
第1図において、この発明の飛行時間型質量分析装置(
1)の構造について説明する。In FIG. 1, the time-of-flight mass spectrometer of the present invention (
The structure of 1) will be explained.
(2)はイオン化室で、レーザ光や電子線をターゲット
物質に照射してイオンを定常的に発生させるものである
。(3)は引き出し電極で、無電界空間を形成するドリ
フト管(4)のイオン化室側の端部近傍に位置する。ド
リフト管(4)のもう一方の端部近傍にイオン検出器(
5)が配設されている。(6)はパルス電圧発生手段で
、イオン化室(2)と引き出し電極(3)とに接続され
る。パルス電圧発生手段(6)は第2図に示すように、
観測すべき最小質量数のイオンが引き出し電極(3)へ
到達する時間より短かいパルス幅Δtのパルス電圧■0
を発生させるものである。(2) is an ionization chamber in which ions are constantly generated by irradiating a target material with a laser beam or an electron beam. (3) is an extraction electrode located near the end of the drift tube (4) on the ionization chamber side that forms an electric field-free space. An ion detector (
5) is provided. (6) is a pulse voltage generating means, which is connected to the ionization chamber (2) and the extraction electrode (3). As shown in FIG. 2, the pulse voltage generating means (6)
Pulse voltage ■0 with a pulse width Δt shorter than the time for ions with the minimum mass number to be observed to reach the extraction electrode (3)
It is something that generates.
つぎに第3図もまじえてこの発明の飛行時間型質量分析
装置(1)の動作について説明する。Next, the operation of the time-of-flight mass spectrometer (1) of the present invention will be explained with reference to FIG.
いま1価のイオンについて考えるものとする。Let us now consider monovalent ions.
イオン化室(2)と引き出し電極(3)との間に距離を
D1イオンの質量をm、イオンの飛行方向を2.イオン
の電荷量をe、パルス電圧発生手段(6)が出力するパ
ルス電圧をV(t)とすると、このイオンの運動方程式
は、
ただしE (t)はパルス電圧V (t)によって発生
する電界である。The distance between the ionization chamber (2) and the extraction electrode (3) is D1, the mass of the ions is m, and the flight direction of the ions is 2. Assuming that the amount of charge of the ion is e and the pulse voltage output by the pulse voltage generating means (6) is V (t), the equation of motion of this ion is: where E (t) is the electric field generated by the pulse voltage V (t). It is.
となる。そしてこのイオンの時刻tでの速度Vはとなる
。すなわちこのイオンが距!i!ItDを飛行する時間
より短い時間のパルス幅Δむをもつパルス電圧■oにて
加速されるとその速度Vは、■=二■0Δt・・・・・
・(2−3)D
となり、すべてのイオンにおいてイオンの持つ運動量が
等しく eVoΔt/Dになる事を示している。becomes. The velocity V of this ion at time t is then. In other words, this ion is the distance! i! When it is accelerated by a pulse voltage ■o with a pulse width Δm shorter than the time it takes to fly ItD, its speed V is ■=2■0Δt...
・(2-3)D, which shows that all ions have the same momentum of eVoΔt/D.
すなわちパルス幅Δtのパルス電圧Voにてイオンを加
速すれば、イオンは等運動加速されるものである。した
がってこのイオンがイオン検出器(5)までの距離りを
飛行する時間Tはで与えられ、飛行時間Tがイオンの質
imに比例することがわかる。この事は第3図に示すよ
うに、飛行時間Tとイオンの質量mとは直線(A)の関
係であり、飛行時間Tから質1mの換算を容易にするも
のである。That is, when ions are accelerated with a pulse voltage Vo having a pulse width Δt, the ions are uniformly accelerated. Therefore, the time T for this ion to fly the distance to the ion detector (5) is given by, and it can be seen that the flight time T is proportional to the quality im of the ion. This is because, as shown in FIG. 3, the flight time T and the ion mass m are in a straight line (A) relationship, which facilitates the conversion of the flight time T to the quality 1 m.
つぎに(2−4)式より質量分解能Rを求めると、
MT
ただしΔmは質量mを中心とした質量数差となり、質量
分解能Rが質量数に比例して大きくなるものである。ま
た質量数差Δmと飛行時間差Δとの比は、
となり、質量mに依存しない一定値となる。この事は第
3図からもわかるように、従来の等エネルギ加速による
質量と飛行時間との関係を示す曲線(B)において、高
質量になるほどΔT/Δmが小さくなり質(Jmの決定
が困難になるものであるが、この発明においては(2−
6)式で示されるものであるため、低質量域から高質量
域まで質量mの決定は容易である。Next, when the mass resolution R is determined from the equation (2-4), MT is obtained. However, Δm is the mass number difference centered on the mass m, and the mass resolution R increases in proportion to the mass number. Further, the ratio between the mass number difference Δm and the flight time difference Δ is as follows, which is a constant value that does not depend on the mass m. As can be seen from Figure 3, in the curve (B) showing the relationship between mass and flight time due to conventional isoenergetic acceleration, the higher the mass, the smaller ΔT/Δm, making it difficult to determine the quality (Jm). However, in this invention, (2-
Since it is expressed by equation 6), it is easy to determine the mass m from a low mass range to a high mass range.
なお上記実施例においては、パルス電圧波形として第2
図に示すような理想的な矩形波を用いたが、(2−2)
式からも明らかなようにパルス電圧V (t)の時間積
分値が飛行時間Tに関係するため、かならずしもその波
形は矩形波形となる必要はない。Note that in the above embodiment, the second pulse voltage waveform is
I used an ideal square wave as shown in the figure, but (2-2)
As is clear from the equation, the time integral value of the pulse voltage V (t) is related to the flight time T, so the waveform does not necessarily have to be a rectangular waveform.
さらにイオン化室におけるイオンの発生について、上記
実施例では定常的なものを説明したが、イオンの発生を
パルス的に行ない(たとえばパルスレーザ光やパルス1
次イオンやパルス中性粒子などによりおこない、)イオ
ン発生後実施例同様、等運動量加速をおこなえば同様の
効果が期待できるものである。Furthermore, regarding the generation of ions in the ionization chamber, although the above embodiment described the steady generation of ions, the generation of ions may be performed in a pulsed manner (for example, using a pulsed laser beam or a pulsed
A similar effect can be expected if uniform momentum acceleration is performed as in the embodiment after ion generation (by using secondary ions, pulsed neutral particles, etc.).
(ハ)効果
この発明によれば、イオンを等運動量加速をおこなうた
め飛行時間が質量に比例するようになり、高質量域での
質量数測定が容易である飛行時間型質量分析装置が得ら
れる。また飛行時間がW量に比例しているため、飛行時
間からの質量の換算が容易となるとともに、質量分解能
も質量に比例するようになるため、高質量域での分解能
がよくなる。さらに質量数差に対する飛行時間差が質量
に依存せずに一定であるため、高質量域での質量数決定
が容易になるものである。(C) Effects According to the present invention, since the ions are accelerated with uniform momentum, the flight time becomes proportional to the mass, and a time-of-flight mass spectrometer that can easily measure mass numbers in a high mass range can be obtained. . Further, since the flight time is proportional to the amount of W, it is easy to convert the mass from the flight time, and the mass resolution is also proportional to the mass, so the resolution in the high mass range is improved. Furthermore, since the flight time difference with respect to the mass number difference is constant regardless of the mass, it becomes easy to determine the mass number in a high mass range.
第1図はこの発明の実施例構成略図、第2図はパルス電
圧の波形を示す説明図、第3図は飛行時間と質量との関
係を示すグラフである。
(2)・・・イオン化室、 (3)・・・引き出し電
極、(4)・・・ドリフト管、 (5)・・・イオン
検出器、(6)・・・パルス電圧発生手段。
代理人弁理士 野 河 信 太 蔀−r7 4
−FIG. 1 is a schematic diagram of the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing the waveform of a pulse voltage, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between flight time and mass. (2)...Ionization chamber, (3)...Extraction electrode, (4)...Drift tube, (5)...Ion detector, (6)...Pulse voltage generation means. Representative Patent Attorney Shinta Nogawa-r7 4
−
Claims (1)
引き出されたイオンが飛行する径路であるドリフト管と
、イオン検出器と、イオン化室とドリフト管との間に位
置する引き出し電極とを備える飛行時間型質量分析装置
において、イオン化室と引き出し電極間に、すべてのイ
オンを等運動量加速させかつ観測すべき最小質量数のイ
オンがドリフト管へ到達する時間より短かいパルス幅の
パルス電圧を発生させるパルス電圧発生手段を電気的に
接続して設けることを特徴とする飛行時間型質量分析装
置。1. Flight time that includes an ionization chamber that ionizes the sample, a drift tube that is a path for ions extracted from the ionization chamber to fly, an ion detector, and an extraction electrode located between the ionization chamber and the drift tube. A pulse that generates a pulse voltage between the ionization chamber and the extraction electrode in a type mass spectrometer that accelerates all ions with uniform momentum and has a pulse width shorter than the time it takes for ions with the minimum mass number to be observed to reach the drift tube. A time-of-flight mass spectrometer characterized in that a voltage generating means is electrically connected and provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59204958A JPS6182651A (en) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | Time-of-flight type mass spectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59204958A JPS6182651A (en) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | Time-of-flight type mass spectrometer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6182651A true JPS6182651A (en) | 1986-04-26 |
JPH0548575B2 JPH0548575B2 (en) | 1993-07-21 |
Family
ID=16499122
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59204958A Granted JPS6182651A (en) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | Time-of-flight type mass spectrometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6182651A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998008244A3 (en) * | 1996-08-17 | 1998-04-09 | Millbrook Instr Limited | Charged particle velocity analyser |
-
1984
- 1984-09-29 JP JP59204958A patent/JPS6182651A/en active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998008244A3 (en) * | 1996-08-17 | 1998-04-09 | Millbrook Instr Limited | Charged particle velocity analyser |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0548575B2 (en) | 1993-07-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5202561A (en) | Device and method for analyzing ions of high mass | |
Geno et al. | Secondary electron emission induced by impact of low-velocity molecular ions on a microchannel plate | |
JPS60119067A (en) | Mass spectrograph of flight time type | |
JP5993677B2 (en) | Time-of-flight mass spectrometer and control method of time-of-flight mass spectrometer | |
US3953732A (en) | Dynamic mass spectrometer | |
JP2005079037A (en) | Mass spectrometer | |
JP4506481B2 (en) | Time-of-flight mass spectrometer | |
JPS6229049A (en) | Mass spectrometer | |
US3576992A (en) | Time-of-flight mass spectrometer having both linear and curved drift regions whose energy dispersions with time are mutually compensatory | |
JP2009158106A (en) | Tandem time-of-flight type mass spectrometry | |
JP3392345B2 (en) | Time-of-flight mass spectrometer | |
US9048071B2 (en) | Imaging mass spectrometer and method of controlling same | |
US9761430B2 (en) | Fragment ion mass spectra measured with tandem time-of-flight mass spectrometers | |
US3258591A (en) | Pulse type mass spectrometer wherein ions are separated by oscillations in an electrostatic field | |
CN103531432B (en) | A kind of method of pulsed ion source, mass spectrometer and generation ion | |
US7385188B2 (en) | Linear electric field time-of-flight ion mass spectrometer | |
US7388193B2 (en) | Time-of-flight spectrometer with orthogonal pulsed ion detection | |
JPS6182651A (en) | Time-of-flight type mass spectrometer | |
JPS61195554A (en) | Time of flight type mass spectrometer | |
JP2942815B2 (en) | Particle selection method and time-of-flight type selection type particle analyzer | |
JP5243977B2 (en) | Vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer | |
US6806467B1 (en) | Continuous time-of-flight ion mass spectrometer | |
JP2757460B2 (en) | Time-of-flight mass spectrometer | |
JPH0548576B2 (en) | ||
JP2018010766A (en) | Time-of-flight mass spectrometer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |