JPS63300956A - Analyzer directly coupled to gas chromatograph mass spectrometer - Google Patents

Analyzer directly coupled to gas chromatograph mass spectrometer

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Publication number
JPS63300956A
JPS63300956A JP62134871A JP13487187A JPS63300956A JP S63300956 A JPS63300956 A JP S63300956A JP 62134871 A JP62134871 A JP 62134871A JP 13487187 A JP13487187 A JP 13487187A JP S63300956 A JPS63300956 A JP S63300956A
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JP
Japan
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sample
carrier gas
mass spectrometer
section
sample component
Prior art date
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Pending
Application number
JP62134871A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeyoshi Kawazoe
川副 重義
Tadashi Minagawa
皆川 忠
Koji Sakai
宏二 酒井
Katsuhisa Usami
勝久 宇佐美
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63300956A publication Critical patent/JPS63300956A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the efficiency of capturing a sample component to a mass spectrometer by attaching an ionization mechanism which can ionize only the sample component to a separator so that electric charge is applied on the sample component. CONSTITUTION:The sample injected into gas chromatograph is separated by a sepn. column 3 and flows together with a carrier gas He to a carrier gas removing section. The sample can then be introduced into the mass spectrometer with high efficiency by the fluid dynamical division system of capillary tubes 17, 18 in the carrier gas removing section and the effect of the electric field by the ionization. The sample component introduced therein is ionized by receiving the UV light of a light source 37 in an ionization chamber 16 and the ions flow into the mass spectrometric section 12 where the ions are detected by an electron multiplier 13 and are recorded in a recording section. A high vacuum state is maintained at all times in the chamber 16 and the section 12 by rotary oil diffusion pumps 8-10 and a rotary vacuum pump 11. The sample component is thus ionized and the charge is provided on the ions, by which the selective introduction of only the sample component by the electrical effect into the mass spectrometer is enabled.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は有機化合物の構造解析あるいは物性を明らかに
するための分析装置であって、従来側々の分析装置とし
て発展してきたものであるが、複合化することによって
、各装置の不足を補い合うと同時に個々の分析装置の特
徴をさらに発揮できる。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is an analytical device for analyzing the structure or clarifying the physical properties of organic compounds, which has been developed as a conventional analytical device. By combining the two, it is possible to compensate for the deficiencies of each device, and at the same time, make the best use of the characteristics of each individual analyzer.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

GC−MSの性能はGC及びMS各装置の性能の良悪に
よって左右されるものは当然であるが。
Naturally, the performance of GC-MS depends on the performance of each GC and MS device.

GCとMSとの接続点に使用されるキャリアガス分離器
の性能に由来する場合が多い。
This is often due to the performance of the carrier gas separator used at the connection point between the GC and MS.

GCの基本原理は解説書である最新ガスクロマトグラフ
ィー(基礎と応用、舟阪渡・池用信夫編著)記述されて
おり、ここでは6Cが一般的に使用される時の設定条件
についてのみ触れる。
The basic principles of GC are described in the explanatory book Latest Gas Chromatography (Basics and Applications, edited by Watari Funasaka and Nobuo Ikeyo), and here we will only touch on the setting conditions when 6C is generally used.

GCは、試料注入部9分離カラム及び移動相(キャリア
ガス)とで構成され、注入された試料が、キャリアガス
と共に分離カラムを通る間に、試料中の各成分毎に分離
され、各成分毎の濃度に比例した電気信号が得られる方
式でなる分析計である。したがってキャリアガスの流れ
は大気圧より常に高い圧力で操作されるのが一般的であ
る。
GC consists of a sample injection section 9, a separation column, and a mobile phase (carrier gas).While the injected sample passes through the separation column together with the carrier gas, each component in the sample is separated, and each component is separated. This is an analyzer that generates an electrical signal proportional to the concentration of Therefore, the carrier gas flow is typically operated at a pressure that is always above atmospheric pressure.

一方質量分析計(MS)の基本原理は日本化学会編パ実
験化学講座″質量分析装置編に詳細に記述されている。
On the other hand, the basic principles of a mass spectrometer (MS) are described in detail in the "Mass Spectrometers Edition" in the Experimental Chemistry Course edited by the Chemical Society of Japan.

ここでは概要にのみふれ、MSの要点だけを記述する。Here I will only give an overview and describe only the main points of MS.

MSを機能概念的にとらえると、イオン化、質量分離及
び検出・記録の3種の機能で構成されている。すなわち
、質量mなる分子が、イオン化によって電荷eを生じ、
与えられる加速電圧Vによって加速され、速度Vで式(
1)で示される運動エネルギーeVを得る。
From a functional concept, MS consists of three functions: ionization, mass separation, and detection/recording. That is, a molecule with a mass m generates a charge e by ionization,
It is accelerated by the given accelerating voltage V, and at the speed V, the formula (
Obtain the kinetic energy eV shown in 1).

このイオン化された分子を磁速密度Bなる円軌道半径r
の磁極間に導くと、イオンはBeυなる力を受けて円軌
道を飛行する。この力はmυZ/ rに等しい。すなわ
ち、 m u ”/ r = Re v         −
−(2)式(1)と(2)とから重要な式(3)が得ら
れる。
This ionized molecule has a magnetic velocity density B and a circular orbit radius r
When guided between the magnetic poles of the ion, the ion receives a force Beυ and flies in a circular orbit. This force is equal to mυZ/r. That is, m u ”/r = Rev −
-(2) The important equation (3) is obtained from equations (1) and (2).

e     2V 式(3)の関係式がMSの原理を示す。すなわち、イオ
ン加速電圧を一定にして磁速密度を連続的に変化させた
場合、その時のBに対応するm/eの諸イオンが次々に
検出できて、質量スペクトルが得られる。また逆に磁速
密度Bを一定にして、加速電圧■を連続的に変化させた
場合も同様に質量スペクトルが得られる。かかる原理に
基づいたMSでは、イオン生成、加速のイオン源から磁
極間を通る間にイオン間の衝突が起きないように高真空
にする必要がある。MSに要求される真空度は測定の目
的によっても異なるが、測定状態における分析管部の真
空度として110−7aiH以上が要求されることが多
い。
e 2V The relational expression (3) shows the principle of MS. That is, when the ion accelerating voltage is kept constant and the magnetic velocity density is continuously changed, ions of m/e corresponding to B at that time can be detected one after another, and a mass spectrum can be obtained. Conversely, when the magnetic velocity density B is kept constant and the accelerating voltage (2) is continuously varied, a mass spectrum can be similarly obtained. In MS based on this principle, it is necessary to create a high vacuum so that collisions between ions do not occur while the ions pass between the magnetic poles from the ion source for ion generation and acceleration. Although the degree of vacuum required for an MS varies depending on the purpose of measurement, a degree of vacuum of 110-7 aiH or more is often required for the analysis tube section under measurement conditions.

ところで、大気圧下で操作を必要とするGCと高真空度
下で操作を要するMSとを接続するためには、GCに用
いられるキャリアガスを除去し、測定対象となる試料成
分濃度をできるだけ高い状態でMSに導入し、なおかつ
MSの高真空度を保持する必要がある。
By the way, in order to connect GC, which requires operation under atmospheric pressure, and MS, which requires operation under high vacuum, the carrier gas used in GC must be removed, and the concentration of the sample component to be measured must be as high as possible. It is necessary to introduce the gas into the MS in the same state and maintain a high degree of vacuum in the MS.

そこで従来技術では、第6図における符号6に示したキ
ャリアガス除去部を施している。キャリアガス除去部に
は第6図における符号17及び18で示した中空の毛管
(キビラリチューブ)が施され、さらに第6同筒号7に
示す真空ポンプでGCより流出するキャリアガスを排気
する方式を取っている。このキャリアガス除去部におけ
る試料成分とキャリアガスどの分割機構は、質量差から
くる運動エネルギー(mυ2/2)の差を利用している
。すなわち、GCに用いられるキャリアガスは不活性で
質量の小さいヘリウム(He)が用いられ、一方試料成
分は有機化合物を対象とする場合が多く質量はHeに比
してはるかに大であり、MSに導入される量は確率的に
試料成分が大となる。キャリアガス及び試料成分に与え
られる運動エネルギーは、キャリアガスの設定圧力で定
まる流速によって定まり、MSに導入される試料成分量
とキャリアガス量との比率は試料成分の質量mとキャリ
アガスHeの質量m2との比のみに関係する。
Therefore, in the prior art, a carrier gas removal section indicated by reference numeral 6 in FIG. 6 is provided. The carrier gas removing section is provided with hollow capillary tubes (tubes 17 and 18 in FIG. 6), and the carrier gas flowing out from the GC is further evacuated by a vacuum pump shown in No. 7 of the 6th cylinder. method is adopted. The separation mechanism between the sample component and the carrier gas in this carrier gas removal section utilizes the difference in kinetic energy (mυ2/2) resulting from the difference in mass. In other words, the carrier gas used in GC is helium (He), which is inert and has a small mass, while the sample components are often organic compounds, which have a much larger mass than He. The amount introduced into the sample component is stochastically large. The kinetic energy given to the carrier gas and sample components is determined by the flow rate determined by the set pressure of the carrier gas, and the ratio of the amount of sample components introduced into the MS to the amount of carrier gas is determined by the mass m of the sample components and the mass of the carrier gas He. It is concerned only with the ratio to m2.

またMSにおける試料のイオン化は熱電子を電圧で加速
して試料分子に衝突させて行っている。
Ionization of a sample in MS is performed by accelerating thermal electrons with a voltage and causing them to collide with sample molecules.

一方、赤外吸収分光光度計(I R)は化合物の化学的
構造を反映した情報を得るための分析計の一種がある。
On the other hand, an infrared absorption spectrophotometer (IR) is a type of analyzer for obtaining information reflecting the chemical structure of a compound.

赤外吸収スペクトルの吸収帯の位置は理論的に決定され
たものもあるが、大部分は多数の類似化合物の吸収スペ
クトルを比較することにより経験的に帰属を決定される
ものである。
Although some positions of absorption bands in infrared absorption spectra are determined theoretically, most of the positions are determined empirically by comparing the absorption spectra of a large number of similar compounds.

従来の技術ではガスクロマトグラフ(GC)と赤外吸収
分光光度計(以下IRと省略)とを直結したガスクロマ
トグラフ−赤外分光光度計(以下GC−IRと省略)と
呼称される分析計として一般化されている。このGC−
IRの分析計の役割は、多成分からなる試料をGCで連
続的に単一成分に分離し、この分離された成分をIRに
流入させて、分離された単一成分の赤外吸収スペクトル
を得て化合物の化学的構造の情報により化合物の帰属を
行う。したがって未知物質を同定する手段としてかかせ
ない複合化された分析計の一種である。しかしながらG
C,IR及びMSの分析計を直結した、ガスクロマトグ
ラフ−赤外吸収分光光度計−質量分析計(以下GC−I
R−MSと省略)と称されるべき複合型の分析計はまだ
具現化されていない。
In conventional technology, it is commonly used as an analyzer called a gas chromatograph-infrared spectrophotometer (hereinafter abbreviated as GC-IR), which directly connects a gas chromatograph (GC) and an infrared absorption spectrophotometer (hereinafter abbreviated as IR). has been made into This GC-
The role of an IR analyzer is to continuously separate a multi-component sample into single components using GC, flow the separated components into the IR, and obtain the infrared absorption spectrum of the separated single components. Attribution of the compound is performed based on the obtained information on the chemical structure of the compound. Therefore, it is a type of complex analyzer that is indispensable as a means of identifying unknown substances. However, G
Gas chromatograph-infrared absorption spectrophotometer-mass spectrometer (hereinafter referred to as GC-I) directly connected to C, IR, and MS analyzers.
A composite analyzer to be called R-MS (abbreviated as R-MS) has not yet been realized.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

1)従来のGC−MSでは、流体力学的な運動エネルギ
ーだけの作用を利用してキャリアガスと試料成分とを分
割して、MSに対する試料注入量を制御してきた。上記
方法だけではGCより流出する試料成分を高い効率でM
Sに導入するには限度があり、成分量の少ない試料では
MSの情報が得らない。
1) In conventional GC-MS, the amount of sample injected into the MS has been controlled by dividing the carrier gas and sample components using only the action of hydrodynamic kinetic energy. With the above method alone, the sample components flowing out from the GC can be efficiently
There is a limit to how much it can be introduced into S, and MS information cannot be obtained from samples with a small amount of components.

2)また従来のGC−MSではGCだけの働きで、十分
な場合にもMSを作動させて、GCの検出器としてMS
を使用する方式を取っているが、本発明ではGCとして
独立で使用できる機能を有する。
2) In addition, in conventional GC-MS, when the GC alone is sufficient, the MS is activated and the MS is used as a GC detector.
However, the present invention has a function that can be used independently as a GC.

3)従来のMSにおける試料分子のイオン化方式は熱電
子を電圧によって加速し、試料分子に衝突させてイオン
化しているが、この熱電子方式による電子のエネルギー
分布の幅が大きく、試料分子を破壊しフラグメントイオ
ンの数が増加し、分子イオンが生成しない場合もある。
3) In conventional MS, the method of ionizing sample molecules is to accelerate thermionic electrons using a voltage and collide them with the sample molecules to ionize them. In some cases, the number of fragment ions increases and no molecular ions are generated.

親イオンが生じない具体例としては、エステル化合物に
多く観察される。
Specific examples in which parent ions are not generated are often observed in ester compounds.

4)GC−MSでは多成分からなる試料を単−成分毎に
分離し、混合物から純物質の質量並びに最近のすぐれた
情報処理手段によって分子の元素組成や部分的な分子構
造も把握できるまでになっているが、基準物質との照合
が必要であり、GC−MSだけで、未知物質を帰属する
には限度があり化学構造を反映した情報が必要である。
4) GC-MS separates a multi-component sample into individual components, and it has become possible to determine the mass of pure substances from mixtures, as well as the elemental composition and partial molecular structure of molecules using recent advanced information processing methods. However, verification with reference substances is required, and there are limits to attributing unknown substances using GC-MS alone, and information that reflects the chemical structure is required.

本発明は上記したGC−MSの問題点に着目してなされ
たもので、従来技術に新規な機能を付加し、物質の基本
的な物理的及び化学的情報の質と量ともに改善し、未知
物質の帰属をさらに確実なものにすることを狙とした。
The present invention was made by focusing on the above-mentioned problems of GC-MS. It adds new functions to the conventional technology, improves both the quality and quantity of basic physical and chemical information about substances, and The aim was to further ensure the attribution of substances.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

GC−MSにおいて、GCから流出する試料成分をMS
に高効率で導入する目的のためには従来法の流体力学的
な分子の運動エネルギーを利用すると同様に、試料成分
のみをイオン化して、電荷を与え、これに加速電圧Vを
与えて、イオン化した分子に運動エネルギーeVを加え
て加速させることによって達成できる。
In GC-MS, sample components flowing out from GC are analyzed by MS.
In order to introduce the sample with high efficiency, in the same way as using the hydrodynamic kinetic energy of molecules in the conventional method, only the sample components are ionized and charged, and an accelerating voltage V is applied to them to ionize them. This can be achieved by accelerating molecules by applying kinetic energy eV to them.

またMSの導入部に電極を施し、イオン化した分子をコ
レクトすることにより、MSに導入されたイオン分子の
量を把握できる。これはまたMSを作動させなくともG
Cの流出成分の検出器として作動し、GCが独立して使
用できる。
Furthermore, by applying an electrode to the introduction part of the MS and collecting ionized molecules, it is possible to grasp the amount of ion molecules introduced into the MS. This is also possible without activating MS.
It acts as a detector for the effluent components of C and can be used independently by GC.

MSにおける主たる目的は成分の分子量を測定すること
にあり、したがって親ピークが得らない場合は分子量の
決定ができなくなる。これを防ぐために光イオン化方式
により試料分子をイオン化し、主に親イオンが得られる
MSのイオン化室を施した。GC−MSでの未知物質の
同定には限定があり、これに新たにIRを結合し、未知
物質の帰属を確かなものにした。
The main purpose of MS is to measure the molecular weight of components, so if a parent peak is not obtained, the molecular weight cannot be determined. In order to prevent this, the sample molecules were ionized using a photoionization method, and an MS ionization chamber was used to mainly obtain parent ions. There are limitations to the identification of unknown substances using GC-MS, so by newly combining IR, we confirmed the attribution of unknown substances.

〔作用〕[Effect]

GC−MSにおいて本発明によるキャリアガスと試料成
分の分割機構は、GCの圧力設定によって定まるキャリ
アガスの流速に従属した運動エネルギーの差と、試料成
分のみをイオン化して電界作用で試料成分を選択的にM
Sに導入する。有機化化合物のイオン化ポテンシャル(
仕事函数)は10eV前後であり、一方キャリアガ不で
あるヘリウムHeのイオン化ポテンシャルは24eVで
ある。したがって10eV前後のエネルギーの紫外光を
照射することによって有機化合物のみをイオン化するこ
とが可能である。またこのイオン化した分子のイオン電
流を測定することによってGCの検出器として作動させ
ることができる。
In GC-MS, the separation mechanism of the carrier gas and sample components according to the present invention uses the difference in kinetic energy depending on the flow rate of the carrier gas determined by the GC pressure setting, and selects sample components by ionizing only the sample components and applying an electric field. M
Introduce it to S. Ionization potential of organic compounds (
The work function) is around 10 eV, while the ionization potential of helium He, which is a carrier gas, is 24 eV. Therefore, it is possible to ionize only organic compounds by irradiating ultraviolet light with an energy of about 10 eV. Furthermore, by measuring the ion current of this ionized molecule, it can be operated as a GC detector.

一方従来のMSにおけるイオン化室内における試料のイ
オン化は20aV〜70eVの熱電子を用いているが、
20eVに設定してもエネルギ幅が大きく、分子が破壊
され親ピークが生成し難い。
On the other hand, in conventional MS, thermionic electrons of 20aV to 70eV are used to ionize the sample in the ionization chamber.
Even if it is set to 20 eV, the energy width is large, molecules are destroyed, and it is difficult to generate a parent peak.

これをさけるために、イオン化室に紫外ランプを設置し
、分子のイオン化ポテンシャルに近傍の光を照射し親ピ
ークが得られるようにした。
To avoid this, an ultraviolet lamp was installed in the ionization chamber, and the ionization potential of the molecule was irradiated with light in the vicinity, allowing the parent peak to be obtained.

一方GC−MSにおいて、GCとMSとの間にIRを設
置することにより、赤外吸収スペクトル測定を可能し、
未知試料の帰属をより確かなものにした。
On the other hand, in GC-MS, infrared absorption spectrum measurement is possible by installing an IR between GC and MS.
This made the attribution of unknown samples more certain.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の有効性を実施例に基づいて詳細に説明する
The effectiveness of the present invention will be explained in detail below based on examples.

本発明に基づ〈実施例を第1図に示す。GCとMSを結
合したもので、大別するとGC部、キャリアガス除去部
及びMS部とで構成されている。
An embodiment based on the present invention is shown in FIG. It combines GC and MS, and is roughly divided into a GC section, a carrier gas removal section, and an MS section.

GCは一般的なガスクロマトグラフと同一であり、温度
調節部1によってガスクロマトグラフ恒温槽2の温度が
制御される。恒温槽2には試料成分を分離するための分
離カラム3及び試料注入部4が付随する。分離に要する
キャリアガス供給チューブ5より供給されるガスにはH
eを使用した。
The GC is the same as a general gas chromatograph, and the temperature of a gas chromatograph constant temperature bath 2 is controlled by a temperature controller 1. The thermostatic chamber 2 is accompanied by a separation column 3 and a sample injection section 4 for separating sample components. The gas supplied from the carrier gas supply tube 5 required for separation contains H.
e was used.

GCに注入した試料はカラムで分離され、キャリアガス
Haと共に、キャリアガス除去部に流入する。
The sample injected into the GC is separated by the column and flows into the carrier gas removal section together with the carrier gas Ha.

このキャリアガス除去部は対向するキャピラリチューブ
17.18が設置され、この空間はロータリ真空ポンプ
7で排気されている。またキャピラリチューブ17.1
8には電極34.35を施し光電離検出器30によって
GCより流入した試料がイオン化され、イオン化された
試料量に比例した電気信号がエレクトロメータ33で計
測できるようになっている。
This carrier gas removal section is provided with opposing capillary tubes 17 and 18, and this space is evacuated by a rotary vacuum pump 7. Also capillary tube 17.1
8 is provided with electrodes 34 and 35 so that a photoionization detector 30 ionizes the sample flowing in from the GC, and an electrometer 33 can measure an electric signal proportional to the amount of the ionized sample.

光電離検出器に使用される光源としては、有機化合物を
イオン化できる紫外光であるが、He放電によって得ら
れる約600人(20e V)の光源、ネオンNe(1
3eV)、Ar(11,5eV)及び水素のライマンラ
イン(9,5eV)などの光源を使用できる。これらの
紫外光でイオン化された有機化合物は電極34.35の
電界の作用によりMS部に高効率で導入される。従来の
流体力学的な作用だけの場合と異なり、電極34.35
の電界の強度を調節することによってMSへの導入量の
調整も可能である。
The light source used in the photoionization detector is ultraviolet light that can ionize organic compounds, but there are also light sources of about 600 V (20 e V) obtained by He discharge, neon Ne (1
Light sources such as the Lyman line of hydrogen (9,5 eV), Ar (11,5 eV), and hydrogen (9,5 eV) can be used. These organic compounds ionized by the ultraviolet light are introduced into the MS section with high efficiency by the action of the electric field of the electrodes 34 and 35. Unlike the case of conventional hydrodynamic action only, the electrode 34.35
It is also possible to adjust the amount introduced into the MS by adjusting the strength of the electric field.

本発明によるキャリアガス除去部の機構は上記の如くで
あり、キャピラリーチューブ17.18による流体力学
的な分割方式と電離による電界の作用とにより高効率で
MSへの試料導入ができる。
The mechanism of the carrier gas removal section according to the present invention is as described above, and the sample can be introduced into the MS with high efficiency by the hydrodynamic division method using the capillary tubes 17 and 18 and the action of the electric field due to ionization.

MS部に導入された試料成分は、第1図におけるイオン
化室16において、光源37の紫外光を受けてイオン化
し、質量分析部に流入し、電子増倍管13によって検知
され記録部14で記録される。イオン化室16は及び質
量分析部12はロータリー油拡散ポンプ8,9.10と
ロータリ真空ポンプ11によって高真空状態に常時保持
されている。
The sample components introduced into the MS section are ionized by the ultraviolet light from the light source 37 in the ionization chamber 16 in FIG. be done. The ionization chamber 16 and the mass spectrometer 12 are constantly maintained in a high vacuum state by rotary oil diffusion pumps 8, 9, and 10 and a rotary vacuum pump 11.

イオン化室16における試料成分のイオン化は分子イオ
ン(親イオン)の生成量を多くすることがその成分の分
子量を知る上で重要である。従来までは熱電子照射によ
ってのみ分子イオンを生成させようとしてきた。しかし
エステル化合物のように親イオンの生成し難い化合物の
場合は熱電子のエネルギー分布が大きいために成分の分
解が起き分子量の測定が困難であった。しかし本発明の
ようにエネルギー分布の小さな紫外光光源を用いてイオ
ン化することにより、大多数のエステル化合物の族ピー
クを検出することが可能になった。
In ionizing the sample component in the ionization chamber 16, it is important to increase the amount of molecular ions (parent ions) produced in order to know the molecular weight of the component. Until now, attempts have been made to generate molecular ions only by thermionic irradiation. However, in the case of compounds in which it is difficult to generate parent ions, such as ester compounds, the energy distribution of thermionic electrons is large, resulting in decomposition of the components, making it difficult to measure the molecular weight. However, by ionizing using an ultraviolet light source with a small energy distribution as in the present invention, it has become possible to detect the group peaks of the majority of ester compounds.

本発明では光源の限定するものではないが、イオン化室
の光源としては、He、Ne、Ar、または混合ガスH
e−Ne、Hz −Neの放電ランプ光源が有効であっ
た。勿論レーザ光源も使用できるのは当然である。また
MSの応用性を高めるためには熱電子照射も必要であり
、目的に応じてイオン化方式を選択できるMSであるこ
とが望ましい。
Although the light source is not limited in the present invention, the light source for the ionization chamber may be He, Ne, Ar, or mixed gas H.
E-Ne and Hz-Ne discharge lamp light sources were effective. Of course, a laser light source can also be used. Further, in order to increase the applicability of MS, thermal electron irradiation is also necessary, and it is desirable that the MS be able to select an ionization method depending on the purpose.

多成分からなる試料を連続的に分離し、そのマススペク
トルからのみ成分を帰属するには、多くの類似化合物の
マススペクトルとの照合が必要であるが、化学的構造を
反映した情報が合せて得られる分析装置があれば、帰属
する所要時間も少なく、さらに帰属そのものの正確さも
増加する。このような観点から、−の試料で多くの情報
が得られる本発明による複合型の分析計を以下に説明す
る。
In order to continuously separate a multi-component sample and assign components only from the mass spectrum, it is necessary to check the mass spectra of many similar compounds. If an analytical device is available, the time required for attribution will be reduced, and the accuracy of the attribution itself will be increased. From this point of view, the composite analyzer according to the present invention, which can obtain a lot of information from a negative sample, will be described below.

第3図はGC,IR及びMSを直結した分析計の構成図
である。GCの構成ならびにGCの本分析計における役
割は第1図における場合と同じであり、詳細な説明につ
いては省略する。
FIG. 3 is a configuration diagram of an analyzer that directly connects GC, IR, and MS. The configuration of the GC and the role of the GC in this analyzer are the same as in FIG. 1, and detailed explanation will be omitted.

第3図において、GCより流出した試料成分は41試料
測定セルに流入し、赤外吸収スペクトルが測定される。
In FIG. 3, sample components flowing out of the GC flow into a 41 sample measurement cell, where an infrared absorption spectrum is measured.

赤外吸収スペクトルの構成は赤外光光源42、分光及び
受光素子43及び分光特性記録部とから構成されている
。また試料測定セル41の両端は赤外光透過窓45,4
6が施されており、気体の漏れが起らない構造になって
いる。
The configuration of the infrared absorption spectrum includes an infrared light source 42, a spectroscopic and light receiving element 43, and a spectral characteristic recording section. In addition, both ends of the sample measurement cell 41 are infrared light transmitting windows 45, 4.
6 and has a structure that prevents gas leakage.

また測定セルの内面は金が蒸着されており、試料の熱的
分解を防止するようにした。この測定セル41は恒温槽
47によって定温保持され試料が測定セル41内で凝固
しない構造になっている。
Additionally, gold was deposited on the inner surface of the measurement cell to prevent thermal decomposition of the sample. This measurement cell 41 is kept at a constant temperature by a constant temperature bath 47, and has a structure in which the sample does not solidify within the measurement cell 41.

IRを流出した試料はさらにMSに流入する訳であるが
、キャリアガス除去装置及びMSの構成ならびにその作
用は第1図にそって説明した内容と同一であり、以下の
説明は省略する。
The sample that has flown out of the IR further flows into the MS, but the configurations and functions of the carrier gas removal device and the MS are the same as those described in conjunction with FIG. 1, and the following explanation will be omitted.

本発明による複合型の分析計は上記した装置構成からな
り、従来型の分析計の応用面をさらに拡大できることが
明瞭である。また本発明よる複合型の測定装置と昨今の
エレクトロ技術の進歩によるデータ処理装置の組合せを
考えれば、IRの情報とMSの情報とを組合せた化学物
質の構造を帰属するための新しいデータベースによる情
報処理装置も近い将来に具現化されるものと考えられる
It is clear that the composite analyzer according to the present invention has the above-described device configuration, and can further expand the range of applications of conventional analyzers. Furthermore, considering the combination of the composite measurement device according to the present invention and the data processing device based on recent advances in electrotechnology, information from a new database for attributing the structure of chemical substances that combines IR information and MS information can be used. It is thought that processing devices will also be realized in the near future.

尚、本発明に基づ<MSの説明において、電磁場を利用
したMSについてのみ触れたが、本発明はMSの原理を
限定しているものではなく、四重極マススペクトルメー
タを利用する場合にも適用可能である。すなわち四重極
マススペクトルメータのイオン化法に光イオン化方式を
作用しても同様な効果が得られる。
In the explanation of MS based on the present invention, only MS using an electromagnetic field was mentioned, but the present invention does not limit the principle of MS, and when using a quadrupole mass spectrometer, is also applicable. In other words, the same effect can be obtained by applying a photoionization method to the ionization method of a quadrupole mass spectrometer.

尚、第1図における実施例でのキャリアガス除去部の捕
捉説明を第2図にそって説明する。第2図は、第1図の
キャリアガス除去部を拡大して示した図で電極構造とキ
ャピラリチューブ17゜18と電極34.35との接続
機構を示したものである。接続機構は耐熱性はOリング
51を機械的な圧力が圧縮して固定する方式を作用して
いる。
The capture of the carrier gas by the carrier gas removing section in the embodiment shown in FIG. 1 will be explained with reference to FIG. 2. FIG. 2 is an enlarged view of the carrier gas removal section of FIG. 1, showing the electrode structure and the connection mechanism between the capillary tubes 17 and 18 and the electrodes 34 and 35. The heat-resistant connection mechanism works by compressing and fixing the O-ring 51 with mechanical pressure.

電極34.35の材質は特に限定はしないが当然電気的
に導体であることが必要で、特に内表面は金を蒸着し解
媒効果による試料成分の変質する構造になっている。
Although the material of the electrodes 34 and 35 is not particularly limited, it is necessary that they are electrically conductive, and in particular, the inner surface has a structure in which gold is vapor-deposited so that the sample components change due to the solvation effect.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に基づ<GC−MSに採用されたキャリアガス除
去装置は、新しい機能として、試料成分をイオン化し電
荷を持たせ、これを電気的な作用で試料成分のみを選択
的にMSに導入できる効果がある。この有効性を実証す
るため実施例によって得られた結果を第4図に示す。第
4図においてaは従来の技術によって得たGC−MSに
おけるMS内でのトータルインモターによる44ペンチ
ルシクロへキシルアノベンゼンを測定したときの信号で
ある。同じ試料を本発明に基づくイオン化電界方式と従
来法とを併用した時のトータルイオンモニタでの信号す
は従来法に比して4割はど増加していることが解り、本
発明の有効性を実証している。
Based on the present invention, the carrier gas removal device adopted in the GC-MS has a new function that ionizes sample components to give them an electric charge, and selectively introduces only the sample components into the MS using electrical action. There is an effect that can be done. FIG. 4 shows the results obtained in an example to demonstrate this effectiveness. In FIG. 4, a is a signal obtained when 44pentylcyclohexylanobenzene was measured using a total immotor in the MS in a GC-MS obtained by a conventional technique. It was found that when the same sample was used in combination with the ionization electric field method based on the present invention and the conventional method, the signal on the total ion monitor increased by 40% compared to the conventional method, demonstrating the effectiveness of the present invention. has been demonstrated.

MSのイオン化室に光イオン方式を採用した時の有効性
を実証するため、従来法の熱電子によってイオン化した
時のマスフラグメントと本発明における光イオン化方式
を採用した時のフラグメントとを測定した。光イオン化
方式でのマスフラグメントを第5図に示したが、 Cl5H11k CNe C3H7% coo 舎○CxHs 及び csHl−t−o%cN のいずれの場合も分子イオン(親イオン)が明瞭に表わ
れている。一方従来法すなわち熱電子イオン法によって
得られたマスフラグメントの測定例を第7図に示す、第
7図において CaHエエ<cN の場合は分子イオンが明瞭に検出されるが、エステル化
合物 C5H7<II> COべ)QOCzHsの分子イオン
の信号強度が著しく弱く不明瞭である。また第7図にお
いて C:1lH17−0(バ今CN の分子イオンの強度も弱く不明瞭である。つまりエステ
ル又はエーテル化合物の分子イオンの生成確立が非常に
弱いことを表している。第5図における本発明によるイ
オン方式では分子イオンがいずれの化合物でも主イオン
として検出され、本来の分子量を測定する役割を十分に
なっている。
In order to demonstrate the effectiveness of employing the photoionization method in the ionization chamber of MS, we measured mass fragments when ionized by thermionic electrons in the conventional method and fragments when the photoionization method according to the present invention was employed. Figure 5 shows mass fragments obtained using the photoionization method, and the molecular ion (parent ion) is clearly visible in both cases of Cl5H11k CNe C3H7% coo sha○CxHs and csHl-t-o%cN. . On the other hand, an example of measurement of mass fragments obtained by the conventional method, that is, the thermionic ion method, is shown in Figure 7. > The signal intensity of the molecular ion of QOCzHs is extremely weak and unclear. In addition, in Figure 7, the intensity of the molecular ion of C:1lH17-0 (currently CN) is weak and unclear.In other words, this indicates that the probability of generation of the molecular ion of an ester or ether compound is very weak. In the ion method according to the present invention, the molecular ion is detected as the main ion in any compound, and it is sufficient to measure the original molecular weight.

またかかるGC−MSにIRを直結して一試料でIR測
測定同時MSも測定できる効果があり、物質の固定有効
であることは疑いない。恐らく。
Furthermore, by directly connecting IR to such GC-MS, it is possible to perform IR measurement and simultaneous MS measurement with one sample, and there is no doubt that this method is effective for fixing substances. perhaps.

今後測定内容を異にする分析計の複合化は進むと考えら
れ、本発明に基づいてGC−IR−MSは多機種複合化
の先鞭として考えている。
In the future, it is thought that the use of multiple analyzers that perform different measurements will become more complex, and the GC-IR-MS, based on the present invention, is considered to be a pioneer in the use of multiple types of analyzers.

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

第1図は本発明に基づいたGC−MSの構成図、第2図
は第1図におけるキャリアガス除去部の拡大説明図、第
3図は本発明に基づいたGC−IR−MSの構成図、第
4図はキャリアガス除去部の本発明における光イオン方
式の実証例を示す図、第5図はイオン化室での光イオン
化の実証例を示す図、第6図は従来のGC−MSの構成
図、第7図はイオン室での従来法のイオン化によるマス
フラグメントの測定例を示す図である。 1・・・温度調節部、2・・・ガスクロマトグラフ恒温
槽、3・・・分離カラム、4・・・試料注入部、5・・
・キャリアガス供給チューブ、6・・・キャリアガス除
去部、7・・・ロータリ真空ポンプ、8,9.10・・
・油拡散ポンプ、11・・・ロータリ真空ポンプ、12
・・・質量分析部、13・・・電子増倍管、14・・・
記録部、15・・・イオン検知部、16・・・イオン化
室、17.18・・・キャピラリチューブ、3o・・・
光電離検出器、31゜32・・・直流電源部、33・・
・エレクトロメータ、34・・・陽電極、35・・・陰
電極、36・・・陽放電極、37・・・光源、41・・
・試料測定セル、42・・・赤外光光源、43・・・分
光及び受光素子、44・・・分光特性記録部、45・・
・赤外光透過窓、46・・・赤外光透過窓。
FIG. 1 is a configuration diagram of a GC-MS based on the present invention, FIG. 2 is an enlarged explanatory diagram of the carrier gas removal section in FIG. 1, and FIG. 3 is a configuration diagram of a GC-IR-MS based on the present invention. , Fig. 4 is a diagram showing a demonstration example of the photoionization method in the present invention of the carrier gas removal section, Fig. 5 is a diagram showing a demonstration example of photoionization in the ionization chamber, and Fig. 6 is a diagram showing a demonstration example of the photoionization method in the present invention in the carrier gas removal section. The configuration diagram and FIG. 7 are diagrams showing an example of measurement of mass fragments by conventional ionization in an ion chamber. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Temperature control part, 2... Gas chromatograph constant temperature bath, 3... Separation column, 4... Sample injection part, 5...
・Carrier gas supply tube, 6...Carrier gas removal section, 7...Rotary vacuum pump, 8,9.10...
・Oil diffusion pump, 11...Rotary vacuum pump, 12
...Mass spectrometry section, 13...Electron multiplier tube, 14...
Recording section, 15... Ion detection section, 16... Ionization chamber, 17.18... Capillary tube, 3o...
Photoionization detector, 31゜32...DC power supply section, 33...
- Electrometer, 34... positive electrode, 35... negative electrode, 36... positive discharge electrode, 37... light source, 41...
- Sample measurement cell, 42... Infrared light source, 43... Spectroscopic and light receiving element, 44... Spectral characteristic recording section, 45...
- Infrared light transmitting window, 46... Infrared light transmitting window.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、ガスクロマトグラフ(以下GCと省略)と質量分析
計(以下MSと省略)とを直結したガスクロマトグラフ
−質量分析計(以下GC−MSと省略)において、GC
より溶出するキャリアガスと試料成分とを分離器(又は
セパレター)に導き、キャリアガスに占る試料成分の濃
度を高めて、MSに導入する方法において、当該キャリ
アガスと試料成分とを分離する分離器に、当該試料成分
のみをイオン化できる電離機構を付随させ、試料成分に
電荷を与へ、電荷を持つた試料成分を電界を用いてMS
に導き、試料成分のMSへ捕集効率を高めることを特徴
としたガスクロマトグラフ質量分析計直結形分析計。
1. In a gas chromatograph-mass spectrometer (hereinafter abbreviated as GC-MS) that directly connects a gas chromatograph (hereinafter abbreviated as GC) and a mass spectrometer (hereinafter abbreviated as MS), GC
In a method in which the carrier gas and sample components that are more eluted are introduced into a separator (or separator), the concentration of the sample components in the carrier gas is increased, and the sample components are introduced into the MS, the carrier gas and the sample components are separated. The device is equipped with an ionization mechanism that can ionize only the sample component, which imparts a charge to the sample component, and the charged sample component is subjected to MS using an electric field.
This analyzer is directly connected to a gas chromatograph/mass spectrometer, which is characterized by its ability to lead to higher concentration of sample components and increase the collection efficiency of sample components to MS.
JP62134871A 1987-06-01 1987-06-01 Analyzer directly coupled to gas chromatograph mass spectrometer Pending JPS63300956A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030049732A (en) * 2001-12-17 2003-06-25 주식회사 포스코 Apparatus for analyzing the ingredients of by-product in an iron mill
WO2015107688A1 (en) * 2014-01-20 2015-07-23 株式会社島津製作所 Gaseous sample analysis device

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