JPS6329788B2 - - Google Patents
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- JPS6329788B2 JPS6329788B2 JP55133884A JP13388480A JPS6329788B2 JP S6329788 B2 JPS6329788 B2 JP S6329788B2 JP 55133884 A JP55133884 A JP 55133884A JP 13388480 A JP13388480 A JP 13388480A JP S6329788 B2 JPS6329788 B2 JP S6329788B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/28—Static spectrometers
- H01J49/32—Static spectrometers using double focusing
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は質量分析装置において感度とSN比を
向上させることのできるスペクトル検出方法に関
する。
向上させることのできるスペクトル検出方法に関
する。
乾板を使用しない掃引型の質量分析装置では、
第１図に示す様に電場Ｅ及び磁場Ｍから成る分析
系の後方の二重収束点０に単一のコレクタＣを配
置し、分析系を掃引することにより該コレクタに
入射するイオンの質量数を掃引し、スペクトル信
号を得ている。斯かる質量分析装置では検出部に
高利得の電子増倍管を用いることにより感度を高
めることができるが、SN比の関係で限界があり、
現在以上に感度を高めることは困難である。
第１図に示す様に電場Ｅ及び磁場Ｍから成る分析
系の後方の二重収束点０に単一のコレクタＣを配
置し、分析系を掃引することにより該コレクタに
入射するイオンの質量数を掃引し、スペクトル信
号を得ている。斯かる質量分析装置では検出部に
高利得の電子増倍管を用いることにより感度を高
めることができるが、SN比の関係で限界があり、
現在以上に感度を高めることは困難である。
ところでこの様な掃引型の質量分析装置では、
イオン源において発生した全イオンのうちコレク
タに入射している特定の質量数のイオン以外は捨
て去つており、イオン源から発生したイオンの利
用効率換言すればイオン源から発生した情報の利
用効率は極めて悪い。
イオン源において発生した全イオンのうちコレク
タに入射している特定の質量数のイオン以外は捨
て去つており、イオン源から発生したイオンの利
用効率換言すればイオン源から発生した情報の利
用効率は極めて悪い。
本発明はこの点に鑑みてなされたものであり、
空間分解能を有する微小検出器列をイオンビーム
の収束点位置に配置して或る質量数範囲のイオン
を同時に検出することによりイオンの利用効率を
向上させると共に、質量分析系による質量数掃引
に同期して検出器列から得られる検出信号を積算
することによりSN比及び感度を向上させること
のできるスペクトル検出方法を提供することを目
的としている。以下図面を用いて本発明を詳説す
る。
空間分解能を有する微小検出器列をイオンビーム
の収束点位置に配置して或る質量数範囲のイオン
を同時に検出することによりイオンの利用効率を
向上させると共に、質量分析系による質量数掃引
に同期して検出器列から得られる検出信号を積算
することによりSN比及び感度を向上させること
のできるスペクトル検出方法を提供することを目
的としている。以下図面を用いて本発明を詳説す
る。
掃引型の質量分析装置では前述の如く二重収束
点０に単一のコレクタを配置しているが、該点０
の極く近傍であれば実質的に二重収束条件を満足
していると見なすことができる。その様な二重収
束範囲は最も広く普及している質量分析装置の規
模でみれば２〜30mm程度であり、その範囲ではイ
オンがスペクトルとして展開され結像されてい
る。従つてその点０を中心として空間分解能を有
する微小検出器列Ｌを第２図ａに示す様に配置す
れば、その上に展開されるスペクトルＳを同時に
検出することができる。しかもこのスペクトルＳ
は質量数掃引に伴なつて検出器列Ｌ上を同図ｂに
示す様に移動するので、例えば各ピークが検出器
列上を端から端まで移動する間、各ピークについ
て移動を考慮して積算を行えば、得られるスペク
トル信号のSN比は改善され感度を高めることが
できる。
点０に単一のコレクタを配置しているが、該点０
の極く近傍であれば実質的に二重収束条件を満足
していると見なすことができる。その様な二重収
束範囲は最も広く普及している質量分析装置の規
模でみれば２〜30mm程度であり、その範囲ではイ
オンがスペクトルとして展開され結像されてい
る。従つてその点０を中心として空間分解能を有
する微小検出器列Ｌを第２図ａに示す様に配置す
れば、その上に展開されるスペクトルＳを同時に
検出することができる。しかもこのスペクトルＳ
は質量数掃引に伴なつて検出器列Ｌ上を同図ｂに
示す様に移動するので、例えば各ピークが検出器
列上を端から端まで移動する間、各ピークについ
て移動を考慮して積算を行えば、得られるスペク
トル信号のSN比は改善され感度を高めることが
できる。
第３図はこの様な考え方に基づく本発明を実施
するための質量分析装置の一例を示し、同図にお
いて１はイオン源である。該イオン源１から発生
した試料イオン２は電極３，３′間に形成される
電場Ｅ及び磁石４内に形成される磁場Ｍから成る
二重収束質量分析系により質量−電荷比に応じて
分散される。５は該質量分析系の二重収束点０に
中心を一致させて配置されたチヤンネルプレート
である。イオンの入射によりチヤンネルプレート
を構成する微小径の各電子増倍管に発生した２次
電子は各増倍管の増倍作用により104乃至106倍に
個々に増巾された後、チヤンネルプレートの後方
に配置された微小検出器列６へ入射する。
するための質量分析装置の一例を示し、同図にお
いて１はイオン源である。該イオン源１から発生
した試料イオン２は電極３，３′間に形成される
電場Ｅ及び磁石４内に形成される磁場Ｍから成る
二重収束質量分析系により質量−電荷比に応じて
分散される。５は該質量分析系の二重収束点０に
中心を一致させて配置されたチヤンネルプレート
である。イオンの入射によりチヤンネルプレート
を構成する微小径の各電子増倍管に発生した２次
電子は各増倍管の増倍作用により104乃至106倍に
個々に増巾された後、チヤンネルプレートの後方
に配置された微小検出器列６へ入射する。
該微小検出器列６は多数の微小コレクタを備
え、各コレクタ電極は絶縁基板上に微小間隔をお
いてスペクトル展開方向に一列に並べられてい
る。そして各コレクタへ入射した電荷量Ｐは読出
し制御回路７によつて順次読出され、Ａ−Ｄ変換
器８を介してコンピユータ９へ送られる。
え、各コレクタ電極は絶縁基板上に微小間隔をお
いてスペクトル展開方向に一列に並べられてい
る。そして各コレクタへ入射した電荷量Ｐは読出
し制御回路７によつて順次読出され、Ａ−Ｄ変換
器８を介してコンピユータ９へ送られる。
１０は前記磁場内に配置されたホール素子等の
磁場検出器Ｈから磁場強度信号VHに基づいて磁
場強度を制御する磁場制御回路である。該制御回
路１０は又測定時掃引回路１１から送られる掃引
信号に応じて磁場強度を掃引する。
磁場検出器Ｈから磁場強度信号VHに基づいて磁
場強度を制御する磁場制御回路である。該制御回
路１０は又測定時掃引回路１１から送られる掃引
信号に応じて磁場強度を掃引する。
１２は予め上記磁場強度信号VHと、検出器列
６の中心点に入射するイオンの質量数M0（VH）
との関係を記憶させた変換器であり、VHを入力
するとそれに応じたM0（VH）を出力する。
６の中心点に入射するイオンの質量数M0（VH）
との関係を記憶させた変換器であり、VHを入力
するとそれに応じたM0（VH）を出力する。
１３は予め検出器列中の各コレクタ電極の位置
（具体的には端から順につけた電極番号ｎ）とM0
に掛ける乗算項との関係を記憶させた変換器であ
り、前記読出し制御回路７から読出し中の電極番
号ｎを入力すると、それに応じた乗算値を出力す
る。乗算器１４は乗算値と上記M0（VH）とを掛
け合わせ、その出力Ｍをコンピユータ９へ送る。
該コンピユータ９は該出力Ｍに基づいて質量数を
決定し、質量数に対応して各番地が設定されたメ
モリ１５内の該当番地へ前記読出し制御回路７か
ら送られる信号Ｐを分配し、それまでの記憶値へ
加算する。
（具体的には端から順につけた電極番号ｎ）とM0
に掛ける乗算項との関係を記憶させた変換器であ
り、前記読出し制御回路７から読出し中の電極番
号ｎを入力すると、それに応じた乗算値を出力す
る。乗算器１４は乗算値と上記M0（VH）とを掛
け合わせ、その出力Ｍをコンピユータ９へ送る。
該コンピユータ９は該出力Ｍに基づいて質量数を
決定し、質量数に対応して各番地が設定されたメ
モリ１５内の該当番地へ前記読出し制御回路７か
ら送られる信号Ｐを分配し、それまでの記憶値へ
加算する。
上述の如き構成においてチヤンネルプレート５
はイオンを電子に変換して増巾するだけのもので
あるので、実質的には第２図と同様に検出器列６
がその中心を二重収束点０に一致させ、イオン通
路に略直交する様に配置されているものと見なす
ことができる。
はイオンを電子に変換して増巾するだけのもので
あるので、実質的には第２図と同様に検出器列６
がその中心を二重収束点０に一致させ、イオン通
路に略直交する様に配置されているものと見なす
ことができる。
今二重収束点０に到達するイオンの質量M0は
電場及び磁場Ｍの強度の関数であり、電場強度を
一定とすれば磁場強度のみの関数としてM0（VH）
であらわされる。
電場及び磁場Ｍの強度の関数であり、電場強度を
一定とすれば磁場強度のみの関数としてM0（VH）
であらわされる。
次に該点０から距離ｌ離れたコレクタに入射す
るイオンの質量Ｍを考える。質量分析装置におい
ては、イオンの磁場回転半径ａに比べてｌが十分
小さければ、下式が成立する。
るイオンの質量Ｍを考える。質量分析装置におい
ては、イオンの磁場回転半径ａに比べてｌが十分
小さければ、下式が成立する。
Ｄ＝ａ（１＋Xn）／２・γ ……(1)
ただし、Ｄは質量分散と呼ばれるものでイオン
光学系の幾何学的な条件のみによつてきまり、
Xnは磁場での像倍率，γはＭ＝M0＋△Ｍとあら
わした時△Ｍ／M0で示される値である。
光学系の幾何学的な条件のみによつてきまり、
Xnは磁場での像倍率，γはＭ＝M0＋△Ｍとあら
わした時△Ｍ／M0で示される値である。
Ｄ＝ｌだけ点０から離れた点であるから(1)式に
Ｄ＝ｌを代入して変形すると下式が得られる。
Ｄ＝ｌを代入して変形すると下式が得られる。
△Ｍ＝M0２／（１＋Mn）・ｌ／ａ ……(2)
(2)式をＭ＝M0＋△Ｍに代入すると下式が得ら
れる。
れる。
Ｍ＝M0｛１＋２／１＋Xn（ｌ／ａ）｝ ……(3)
(3)式においてM0はVHの関数でM0（VH）とあら
わされるから、結局ＭはVHとｌから決定するこ
とができる。
わされるから、結局ＭはVHとｌから決定するこ
とができる。
尚(2)式は１次の項だけで高次の項を無視してい
るが、実際に例えばａ＝15cmの時−1.5cm≦ｌ≦
1.5cm程度の検出器列の長さを考えるとｌ／ａ＝0.1 となりそのような場合には(2)式は１次の項だけで
なく高次の項をも考える必要がある。
るが、実際に例えばａ＝15cmの時−1.5cm≦ｌ≦
1.5cm程度の検出器列の長さを考えるとｌ／ａ＝0.1 となりそのような場合には(2)式は１次の項だけで
なく高次の項をも考える必要がある。
ところで一般にγ（＝△Ｍ／M0）は
γ＝K1（ｌ／ａ）＋K2（Ｉ／ａ）2＋… ……(4)
とあらわされる。K1，K2，…はイオン光学系の
幾何学条件のみによつて決まる定数である。
幾何学条件のみによつて決まる定数である。
よつて(3)式は△Ｍ＝M0γとして下式で表わされ
る。
る。
Ｍ＝M0＋△Ｍ＝M0＋M0γ＝M0（１＋γ）
＝M0｛１＋K1（ｌ／ａ）＋K2（ｌ／ａ）2＋…｝……(
5) 従つて点０からｌ離れた検出器に磁場強度VH
で入射したイオンの質量Ｍは、ｌ／ａが比較的小さ い場合には(3)式から、ｌ／ａが比較的大きい場合に は(5)式から求めることができる。
5) 従つて点０からｌ離れた検出器に磁場強度VH
で入射したイオンの質量Ｍは、ｌ／ａが比較的小さ い場合には(3)式から、ｌ／ａが比較的大きい場合に は(5)式から求めることができる。
そして第３図における変換器１２には実際に測
定した又は計算により求めたVHからM0への変換
テーブルが格納されている。
定した又は計算により求めたVHからM0への変換
テーブルが格納されている。
一方ｌは検出器列６において微小コレクタに端
から連続番号を付しておけば、ｌをコレクタの番
号と１対１に対応させることができる。変換器１
３には計算により求めたコレクタ番号ｎから(5)式
における｛１＋K1（ｌ／ａ）＋K2（ｌ／ａ）2＋…｝の
項 （乗算項）への変換テーブルが格納されている。
から連続番号を付しておけば、ｌをコレクタの番
号と１対１に対応させることができる。変換器１
３には計算により求めたコレクタ番号ｎから(5)式
における｛１＋K1（ｌ／ａ）＋K2（ｌ／ａ）2＋…｝の
項 （乗算項）への変換テーブルが格納されている。
ここで掃引信号により磁場強度が掃引される
と、それに対応してチヤンネルプレート上でスペ
クトルが第２図と同様に掃引される。その時読出
し制御回路７は磁場掃引に比べて十分な高速度で
各コレクタからの検出信号を順次繰返して読出
し、読出された信号Ｐはコンピユータ９へ送られ
る。該読出し制御回路７はその読出した信号のコ
レクタ番号ｎを前記変換器１３へ送るため、該変
換器１３からは該ｎに応じた乗算項の値が発生す
る。
と、それに対応してチヤンネルプレート上でスペ
クトルが第２図と同様に掃引される。その時読出
し制御回路７は磁場掃引に比べて十分な高速度で
各コレクタからの検出信号を順次繰返して読出
し、読出された信号Ｐはコンピユータ９へ送られ
る。該読出し制御回路７はその読出した信号のコ
レクタ番号ｎを前記変換器１３へ送るため、該変
換器１３からは該ｎに応じた乗算項の値が発生す
る。
乗算器１４は該乗算項の値と変換器１２から送
られるその時のVHに対応したM0（VH）とを掛け
合わせ、(5)式から現在読出しを行つているコレク
タに到達しているイオンの質量Ｍを求め、得られ
たＭをコンピユータ９へ送る。即ち該コンピユー
タ９には読出し制御回路７によつて読出されたイ
オン量に対応する信号Ｐと、該信号Ｐが質量数い
くつのイオンに関するものかを示す信号Ｍとが送
られることになる。
られるその時のVHに対応したM0（VH）とを掛け
合わせ、(5)式から現在読出しを行つているコレク
タに到達しているイオンの質量Ｍを求め、得られ
たＭをコンピユータ９へ送る。即ち該コンピユー
タ９には読出し制御回路７によつて読出されたイ
オン量に対応する信号Ｐと、該信号Ｐが質量数い
くつのイオンに関するものかを示す信号Ｍとが送
られることになる。
前記メモリ１５には質量数例えば１〜1000に対
応して１番地から1000番地が設定されており、コ
ンピユータ９はＭに応じた番地に既に格納されて
いる記憶値へ信号Ｐを加算する。各質量数のスペ
クトルピークは該ピークが検出器列の端から端ま
で掃引される間中多数回読出され、そのたびに検
出器列中での位置が順次ずれることになるが、乗
算器１４から常にその時読出している質量数を示
す信号Ｍが送られるため、コンピユータ９は次の
読出しの際異なつたコレクタで検出されていても
同一質量数のピークをメモリ中の同一番地へ正し
く積算することができる。
応して１番地から1000番地が設定されており、コ
ンピユータ９はＭに応じた番地に既に格納されて
いる記憶値へ信号Ｐを加算する。各質量数のスペ
クトルピークは該ピークが検出器列の端から端ま
で掃引される間中多数回読出され、そのたびに検
出器列中での位置が順次ずれることになるが、乗
算器１４から常にその時読出している質量数を示
す信号Ｍが送られるため、コンピユータ９は次の
読出しの際異なつたコレクタで検出されていても
同一質量数のピークをメモリ中の同一番地へ正し
く積算することができる。
尚読出し制御回路７による１回の読出しは、読
出している間にピークが隣のコレクタへ移動しな
いように高速度で行う必要がある。
出している間にピークが隣のコレクタへ移動しな
いように高速度で行う必要がある。
以上詳述した如く本発明によればイオン源から
発生したイオンの利用効率が上昇し、しかもスペ
クトルピークが検出器列の端から端まで移動する
間積算することができるのでSN比が向上すると
共に感度の上昇も図ることができる。
発生したイオンの利用効率が上昇し、しかもスペ
クトルピークが検出器列の端から端まで移動する
間積算することができるのでSN比が向上すると
共に感度の上昇も図ることができる。
尚掃引回路からの掃引信号は連続的なもの又階
段波形のもののどちらを用いても良いことは言う
までもない。
段波形のもののどちらを用いても良いことは言う
までもない。
第１図は掃引型質量分析装置の基本構成を示す
図、第２図は本発明の考え方を説明するための
図、第３図は本発明を実施するための質量分析装
置の一例を示す図である。 １……イオン源、３，３′……電極、４……磁
石、５……チヤンネルプレート、６……微小検出
器列、７……読出し制御回路、９……コンピユー
タ、１０……磁場制御回路、１１……掃引回路、
１２，１３……変換器、１４……乗算器、１５…
…メモリ。
図、第２図は本発明の考え方を説明するための
図、第３図は本発明を実施するための質量分析装
置の一例を示す図である。 １……イオン源、３，３′……電極、４……磁
石、５……チヤンネルプレート、６……微小検出
器列、７……読出し制御回路、９……コンピユー
タ、１０……磁場制御回路、１１……掃引回路、
１２，１３……変換器、１４……乗算器、１５…
…メモリ。
Claims (1)
- １ スペクトルの展開面に沿つて配置された空間
分解能を有する微小検出器列上でスペクトルを掃
引し、該スペクトル掃引よりも早い掃引速度で上
記微小検出器列から検出信号を繰返し読出し、１
回の読出し毎に各検出器と質量数とを対応づけ、
各微小検出器からの検出信号を質量数に対応して
番地設定された記憶手段の該当番地へ積算するよ
うにしたことを特徴とする質量分析装置における
スペクトル検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55133884A JPS5760654A (en) | 1980-09-26 | 1980-09-26 | Spectral detecting method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55133884A JPS5760654A (en) | 1980-09-26 | 1980-09-26 | Spectral detecting method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5760654A JPS5760654A (en) | 1982-04-12 |
| JPS6329788B2 true JPS6329788B2 (ja) | 1988-06-15 |
Family
ID=15115333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55133884A Granted JPS5760654A (en) | 1980-09-26 | 1980-09-26 | Spectral detecting method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5760654A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59124352U (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-21 | 日本電子株式会社 | 質量分析装置 |
| CA2007782C (en) * | 1989-02-21 | 2000-12-05 | Bruce E. Mount | Electro-optical ion detector for a scanning mass spectrometer |
| RU2231165C2 (ru) * | 2002-03-04 | 2004-06-20 | Трошков Михаил Львович | Многоколлекторный магнитный масс-спектрометр |
| GB0709799D0 (en) | 2007-05-22 | 2007-06-27 | Micromass Ltd | Mass spectrometer |
-
1980
- 1980-09-26 JP JP55133884A patent/JPS5760654A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5760654A (en) | 1982-04-12 |
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