JPS6240150A - Flight-time-type mas spectrometer - Google Patents

Flight-time-type mas spectrometer

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JPS6240150A
JPS6240150A JP60178771A JP17877185A JPS6240150A JP S6240150 A JPS6240150 A JP S6240150A JP 60178771 A JP60178771 A JP 60178771A JP 17877185 A JP17877185 A JP 17877185A JP S6240150 A JPS6240150 A JP S6240150A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ions
ion
detector
flight
reflection electrodes
Prior art date
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Pending
Application number
JP60178771A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tamio Yoshida
吉田 多見男
Keiichi Yoshida
佳一 吉田
Tomohito Akita
智史 秋田
Yutaka Ido
豊 井戸
Koichi Tanaka
耕一 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP60178771A priority Critical patent/JPS6240150A/en
Publication of JPS6240150A publication Critical patent/JPS6240150A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable a study of high pressure on the stability of ions, by providing through holes in a reflection electrodes for reflecting accelerated ions to an ion detector, so that the through hols extend along the direction of acceleration of the ions, and by providing a neutral particle detector downstream to the reflection electrodes. CONSTITUTION:The foremost of reflection electrodes 4, which constitute an ion reflector 8, are meshy, while the others are annular. The reflection electrodes 4 have through holes 4a extending along the direction of acceleration of ions. A neutral particle detector 6 is provided downstream to the reflection electrodes 4 to detect nautral particles passed through the holes 4a of the ions reflector 8.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野ン 本発明は飛行時間型質量分析計に関する。[Detailed description of the invention] <Industrial application field> The present invention relates to a time-of-flight mass spectrometer.

〈従来の技術〉 飛行時間型質量分析計(以下、TOF−MSと称する)
においては、一般に、試料にパルスレーザ光等を照射す
ることにより、試料からイオンを生成せしめ、そのイオ
ンを所定の加速電圧のもとに加速して、所定方向に飛行
させて検出器へと導き、検出器に到達するまでの所要時
間から、その質量が求められる。
<Prior art> Time-of-flight mass spectrometer (hereinafter referred to as TOF-MS)
In general, ions are generated from the sample by irradiating the sample with pulsed laser light, etc., and the ions are accelerated under a predetermined accelerating voltage and flown in a predetermined direction to a detector. , its mass can be determined from the time required for it to reach the detector.

従来のToF−MSのうち、ストレート型と称されるも
のは、試料から引出されたイオンを加速電極によって加
速して直線的に飛行せしめ、検出器に突入させるよう構
成されている。
Among conventional ToF-MS, what is called a straight type is configured to accelerate ions extracted from a sample using an accelerating electrode, make them fly in a straight line, and cause them to enter a detector.

また、イオンリフレクタを備えた従来のTOF−MSで
は、同様に加速電極によってイオンを加速して直線的に
飛行させ、その所定の飛行距離のところに、イオンのエ
ネルギ収束可能な電界を形成するための反射電極を有し
てなるイオンリフレクタを配設し、飛来するイオンを所
定方向に反射させてイオン検出器に突入させるよう構成
されている。
In addition, in conventional TOF-MS equipped with an ion reflector, ions are similarly accelerated by an accelerating electrode to fly in a straight line, and an electric field that can focus the energy of the ions is formed at a predetermined flight distance. An ion reflector having a reflecting electrode is disposed, and is configured to reflect incoming ions in a predetermined direction and cause them to enter the ion detector.

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、イオンが生成されてもその寿命が短いものに
ついては、イオンの一部が飛行中にフラグメンテーショ
ンを起こす場合がある。このようなイオンを従来のスト
レート型TOF−MSで分析すると、無電界空間でフラ
グメンテーションを起こした場合、その結果体ずる中性
粒子も元のイオンと同じ速度を有するため、観測される
質量スペクトルにはイオンと中性粒子の両方の成分が混
在することになる。
<Problems to be Solved by the Invention> By the way, even if ions are generated, if their lifetime is short, some of the ions may undergo fragmentation during flight. When such ions are analyzed by conventional straight TOF-MS, if fragmentation occurs in an electric field-free space, the resulting neutral particles will have the same velocity as the original ions, so the observed mass spectrum will change. This results in a mixture of both ion and neutral particle components.

一方、同様なイオンについて従来のイオンリフレクタを
有するTOF−MSで分析すると、イオンリフレクタに
よってイオンのみが検出器へと導かれるから、観測され
る質量スペクトルには飛行途中でフラグメンテーション
を起こして中性粒子となったものについての成分が含ま
れない。
On the other hand, when similar ions are analyzed using a TOF-MS equipped with a conventional ion reflector, only the ions are guided to the detector by the ion reflector, so the observed mass spectrum contains neutral particles due to fragmentation during flight. It does not contain ingredients that have become .

試料から生成されたイオンの安定性、すなわち寿命の検
討を行うためには、検出器に到達したイオンのみによる
スベク]・ルと、フラグメンテーションを起こして中性
粒子となったものによるスペクトルとが必要となる。従
来、このような検討を行なう場合、同じ試料についてス
トレート型T。
In order to examine the stability, or lifespan, of ions generated from a sample, we need a spectrum of only the ions that have reached the detector, and a spectrum of those that have undergone fragmentation and become neutral particles. becomes. Conventionally, when conducting such studies, a straight type T was used for the same sample.

F−MSと、イオンリフレクタを有するTOF−MSと
の双方を用いて別個に分析を行い、イオン、中性粒子混
在のスペクトルと、イオンのみのスペクトルを得る必要
があった。しかも、得られたスベク1−ルは互いに別個
の分析動作によるものであるから、強度についての正確
な対比を得ることはできないという問題があった。
It was necessary to perform separate analyzes using both F-MS and TOF-MS with an ion reflector to obtain a spectrum containing ions and neutral particles and a spectrum containing only ions. Furthermore, since the obtained magnitudes are obtained through separate analysis operations, there is a problem in that it is not possible to obtain an accurate comparison of the intensities.

本発明は上記に鑑みてなされたもので、一度の分析でイ
オン、中性粒子それぞれのスペクトルを求めることがで
き、これらの比較によって、強度についての高精度の対
比を可能とし、イオンの安定性に関して確度の高い検討
が可能な飛行時間型質量分析針の提供を目的としている
The present invention was developed in view of the above, and allows the spectra of ions and neutral particles to be determined in a single analysis.By comparing these, it is possible to compare the intensities with high precision, and the stability of the ions can be determined. The purpose of this study is to provide a time-of-flight mass spectrometry needle that enables highly accurate studies regarding

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するための構成を、実施例図面である
第1図を参照しつつ説明すると、本発明は、試料Wから
所定の加速度のもとにイオンを引出して飛行せしめ、所
定の飛行距離においてそのイオンのエネルギを収束して
所定方向に反射させるべく、所定の電界を形成する反射
電極4−4を配設し、そのイオンの反射方向にイオン検
出器5を設けて、イオンの引出し後そのイオン検出器5
に到達するまでに要した時間から、イメ°ンの質量を求
める装置において、反射電極4−−−4 に、イオンの
加速方向に貫通する貫通孔4aを形成する。
Means for Solving the Problems> The configuration for achieving the above object will be explained with reference to FIG. 1, which is an embodiment drawing. In order to extract ions and make them fly, and to converge the energy of the ions at a predetermined flight distance and reflect them in a predetermined direction, a reflective electrode 4-4 that forms a predetermined electric field is provided, and the ions are directed in the direction of reflection of the ions. A detector 5 is provided, and after extracting ions, the ion detector 5
In an apparatus for determining the mass of an ion from the time required to reach ion, a through hole 4a is formed in the reflective electrode 4--4 in the direction of acceleration of the ions.

また、反射電極4−4の後段には、貫通孔4aを通過し
た中性粒子を検出するための中性粒子検出器6を設ける
Moreover, a neutral particle detector 6 for detecting neutral particles that have passed through the through hole 4a is provided at the rear stage of the reflective electrode 4-4.

く作用〉 試料から引出されて加速されたイオン番よ、反射電極4
−−−4による電界の作用を受けてイオン検出器5に導
かれる。一方、飛行途中におl、)てフラク゛メンテー
ジョンを起こして中性粒子となったものは、電界の作用
を受けずに直進して貫通孔4aを通過し、中性粒子検出
器6によって検出される。
Effect> Ion number extracted from the sample and accelerated, reflecting electrode 4
---4 is guided to the ion detector 5 by the electric field. On the other hand, neutral particles that undergo fragmentation during the flight pass straight through the through hole 4a without being affected by the electric field, and are detected by the neutral particle detector 6. be done.

その結果、試料Wから実際に生成されて加速されたイオ
ンの質量スベクl−/しが第2図(a)に示す如くであ
ったとし、そのうちのいくつかがフラク゛メンテージョ
ンを起こしたとすると、イオン検出器5からの検出信号
に基づいて例えば第2図(blに示す如き質量スペクト
ルが、また、中性粒子検出器6からの信号に基づいて同
図(C1に示す如き質量スペクトルが、一度の分析動作
で同時に得られる。
As a result, suppose that the mass vector l-/ of the ions actually generated and accelerated from sample W is as shown in Fig. 2(a), and some of them cause fragmentation. For example, a mass spectrum as shown in FIG. 2 (bl) is generated based on the detection signal from the ion detector 5, and a mass spectrum as shown in FIG. can be obtained simultaneously with the analysis operation of

この第2図(b)、 (C1に示すイオンおよび中性粒
子のスペクトルを比較することにより、生成イオンの寿
命について確度の高い検討を加えることができる。
By comparing the spectra of ions and neutral particles shown in FIG. 2(b) and (C1), it is possible to conduct a highly accurate study of the lifetime of the generated ions.

〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。<Example> Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図は本発明実施例の要部構成図である。FIG. 1 is a diagram showing the main part of an embodiment of the present invention.

分析すべき試料Wは試料ホルダ1に支持され、例えばパ
ルスレーザ光を照射することによってイオンが生成され
る。生成されたイオンは、所定の加速電圧が印加された
加速電極2によって図中右方向に加速され、ドリフト管
3内を飛行してイオンリフレクタ8に導かれる。
A sample W to be analyzed is supported by a sample holder 1, and ions are generated by irradiating it with pulsed laser light, for example. The generated ions are accelerated rightward in the figure by the acceleration electrode 2 to which a predetermined acceleration voltage is applied, fly within the drift tube 3, and are guided to the ion reflector 8.

イオンリフレクタ8は、反射電圧V=を出力する反射電
圧電源7と、その反射電圧vRを分圧してそれぞれ供給
される反射電極4−・−4とによって構成されており、
加速電圧と逆極性の電界を形成することにより、飛来し
たイオンのエネルギを収束してイオン検出?A5へと導
くことができる。このイオンリフレクタ8を構成する反
射電極4−4は、最前部および最後部のものがメツシュ
構造で、またその間のものはリング状に形成されており
、これにより、イオンの加速方向に貫通する貫通孔4a
が形成されることになる。
The ion reflector 8 is composed of a reflected voltage power source 7 that outputs a reflected voltage V=, and reflective electrodes 4--4 that are supplied with divided voltages of the reflected voltage vR, respectively.
Ion detection by concentrating the energy of incoming ions by forming an electric field with the opposite polarity to the accelerating voltage? It can lead to A5. The reflecting electrodes 4-4 constituting this ion reflector 8 have a mesh structure at the front and rear ends, and a ring shape between them. Hole 4a
will be formed.

イオンリフレクタ8の反射電極4−4の後部には中性粒
子検出器6が配設されており、イオンリフレクタ8の貫
通孔4aを通過した中性粒子を検出することができる。
A neutral particle detector 6 is disposed at the rear of the reflective electrode 4 - 4 of the ion reflector 8 and can detect neutral particles that have passed through the through hole 4 a of the ion reflector 8 .

以上の本発明実施例によると、試料Wから生成されたイ
オンはドリフト管3を経てイオンリフレクタ8に導かれ
、ここでイオンとして残っているものは電界によってそ
のilt道が曲げられてイオン検出器5によって検出さ
れる。また、飛行途中でフラグメンテーションを起こし
て中性粒子となったものは、電界によってその軌道が曲
げられることなく、貫通孔4aを通過して中性粒子検出
器6によって検出される。すなわち、一度の分析動作に
よって同時に、フラグメンテーションを起こさなかった
イオンの質量スペクトルと、フラグメンテーションを起
こして中性粒子となったものの質量スペクトルが得られ
るわけである。
According to the above-described embodiment of the present invention, ions generated from the sample W are guided to the ion reflector 8 through the drift tube 3, and the remaining ions are bent in their ilt path by the electric field and sent to the ion detector. Detected by 5. Furthermore, neutral particles that undergo fragmentation during flight pass through the through hole 4a and are detected by the neutral particle detector 6 without having their trajectories bent by the electric field. In other words, a single analysis operation simultaneously yields a mass spectrum of ions that have not undergone fragmentation and a mass spectrum of ions that have undergone fragmentation and become neutral particles.

その結果、実際にA、B、C,’Dのイオンが試料Wか
ら生成されて加速され、その質量スペクトルが第2図(
a)に示す如くであったとし、そのうちいくつかが飛行
途中でフラグメンテーションを起こしたとすると、イオ
ン検出器5からの出力によっそ例えば同図(b)に示す
如き質量スペクトルが、また、中性粒子検出器6の出力
から同図(C1にし示す如き質量スペクトルが得られる
。この第2図(bl。
As a result, ions A, B, C, and 'D were actually generated from sample W and accelerated, and their mass spectra are shown in Figure 2 (
If some of them were to undergo fragmentation during flight, the output from the ion detector 5 would result in a mass spectrum as shown in (b) of the same figure. From the output of the particle detector 6, a mass spectrum as shown in Figure 2 (C1) can be obtained.

(C)に示す質量スペクトルの比較により、例えば以下
に示すような考察を加えることができる。
By comparing the mass spectra shown in (C), the following considerations can be made, for example.

■イオンDが存在するが最も短寿命で、しかも生成イオ
ン量も少ない。
(2) Ion D exists, but it has the shortest life and the amount of ions produced is also small.

■イオンAは安定である。■Ion A is stable.

■イオン検出器は生成量は同じであるが、イオンCの方
が不安定である、等。
■Ion detectors produce the same amount, but ion C is more unstable, etc.

ちなみに、従来のストレート型TOF−MSでは、第2
図fa)に示す質量スベク1−ルが得られる°。
By the way, in conventional straight TOF-MS, the second
The mass magnitude shown in Figure fa) is obtained.

このスペクトルからは、イオンA、B、C,Dについて
の安定性について何ら情報を得ることができない。また
、従来のイオンリフレクタを有するTOF−MSでは、
第2図(b)に示す質量スペクトルが得られる。このス
ペクトルからは、イオンDが生成されたことを見出すこ
とができず、またイオンの安定性についても不明である
。そこで、これら両タイプのTOF−MSを用意して、
別個に同じ試料についての分析を行うと、第2図(al
、 (blの質量スペクトルを得て、イオンDの存在や
各イオンについての安定性に関する情報も得られるが、
別個の測定によるスペクトルであるため、イオン。
No information about the stability of ions A, B, C, and D can be obtained from this spectrum. In addition, in TOF-MS with a conventional ion reflector,
A mass spectrum shown in FIG. 2(b) is obtained. From this spectrum, it cannot be found that ion D was produced, and the stability of the ion is also unknown. Therefore, we prepared both types of TOF-MS,
When the same sample is analyzed separately, Figure 2 (al
(By obtaining the mass spectrum of bl, information regarding the presence of ion D and the stability of each ion can also be obtained,
ions because they are spectra from separate measurements.

中性粒子の強度の比較を行っても確度のない検討となっ
て、傾向しか把J屋することができない。
Even if we compare the intensities of neutral particles, the result will be an inaccurate study, and we can only grasp trends.

〈効果〉 以上説明したように、本発明によれば、加速されたイオ
ンを反射してイオン検出器に導く反射電極に、イオンの
加速方向に貫通する貫通孔を形成するとともに、その反
射電極の後段には中性粒子検出器を設けたので、一度の
分析動作により、試料から引出されてフラグメンテーシ
ョンを起こさなかったイオンの質量スペクトルと、フラ
グメンテーションを起こして中性粒子となったものの質
量スペクトルを得ることができ、両スペクトルを強度に
関しても高精度の比較が可能となって、イオンの安定性
に関して確度の高い考察が可能となった。
<Effects> As explained above, according to the present invention, a through hole penetrating in the ion acceleration direction is formed in the reflective electrode that reflects accelerated ions and guides them to the ion detector, and the through hole of the reflective electrode A neutral particle detector is installed at the latter stage, so in a single analysis operation, a mass spectrum of ions extracted from the sample without fragmentation and a mass spectrum of ions that have undergone fragmentation and become neutral particles can be obtained. This made it possible to compare both spectra with high accuracy in terms of intensity, and it became possible to consider the stability of ions with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明実施例の要部構成図、第2図はその作用
説明図である。 1−試料ホルダ、    2−・−加速電極3−・−ド
リフト管、    4−反射電極4a−貫通孔、   
  5−・イオン検出器6−中性粒子検出器、  7−
反射電圧電源8−・−イオンリフレクタ
FIG. 1 is a block diagram of a main part of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of its operation. 1-sample holder, 2-.-acceleration electrode 3-.-drift tube, 4-reflection electrode 4a-through hole,
5-・Ion detector 6-Neutral particle detector, 7-
Reflected voltage power supply 8--Ion reflector

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 試料から所定の加速度のもとにイオンを引出して飛行せ
しめ、所定の飛行距離においてそのイオンのエネルギを
収束して所定方向に反射させるべく、所定の電界を形成
する反射電極を配設し、そのイオンの反射方向にイオン
検出器を設けて、イオンの引出し後そのイオン検出器に
到達するまでに要した時間から、イオンの質量を求める
装置において、上記反射電極に、上記イオンの加速方向
に貫通する貫通孔を形成するとともに、その反射電極の
後段には、上記貫通孔を通過した中性粒子を検出するた
めの検出器を設けたことを特徴とする、飛行時間型質量
分析計。
In order to extract ions from the sample under a predetermined acceleration and make them fly, and to converge the energy of the ions and reflect them in a predetermined direction over a predetermined flight distance, a reflecting electrode is provided to form a predetermined electric field. In an apparatus in which an ion detector is provided in the direction in which ions are reflected, and the mass of the ions is determined from the time required for the ions to reach the ion detector after being extracted, the reflecting electrode is penetrated in the direction in which the ions are accelerated. What is claimed is: 1. A time-of-flight mass spectrometer, characterized in that a through-hole is formed, and a detector for detecting neutral particles passing through the through-hole is provided downstream of the reflective electrode.
JP60178771A 1985-08-14 1985-08-14 Flight-time-type mas spectrometer Pending JPS6240150A (en)

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Cited By (3)

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JPH05325885A (en) * 1992-05-26 1993-12-10 Hitachi Ltd Mass spectrometer
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