JPWO2018037440A1 - 飛行時間型質量分析装置 - Google Patents

Abstract

加速電圧発生部（７）は、高電圧電源部（７５）で生成された直流高電圧をスイッチ部（７４）でオン／オフ駆動し、押出電極（１１）に印加する高電圧パルスを生成する。スイッチ部（７４）には、制御部（６）から一次側ドライブ部（７１）、トランス（７２）、二次側ドライブ部（７３）を経て駆動用パルス信号が供給される。一次電圧制御部（６１）は、加速電圧発生部（７）の周囲温度の計測結果を温度センサ（７７）から受け、その温度に応じて一次側電圧を変更するように一次側電源部（７６）を制御する。これにより、トランス（７２）の一次巻線両端への印加電圧が調整される。周囲温度が変化するとスイッチ部（７４）のMOSFET等の特性が変化して高電圧パルスの立上り／立下りのタイミングがズレるが、上記一次側電圧の調整により、MOSFETのゲート電圧の立上りのスロープの傾斜を変化させ、高電圧パルスの立上り／立下りのタイミングのズレを補正することができる。その結果、周囲温度に拘わらず高い質量精度を実現できる。

Description

本発明は飛行時間型質量分析装置に関し、さらに詳しくは、飛行時間型質量分析装置のイオン射出部においてイオンを飛行させるための加速エネルギをイオンに付与するべく所定の電極に高電圧を印加する高電圧電源装置に関する。

飛行時間型質量分析装置（ＴＯＦＭＳ）では、イオン射出部から試料由来の各種イオンを射出し、該イオンが一定の飛行距離を飛行するのに要する飛行時間を計測する。飛行するイオンはその質量電荷比m/zに応じた速度を有するため、上記飛行時間はそのイオンの質量電荷比に応じたものとなり、飛行時間から質量電荷比を求めることができる。
図１３は、一般的な直交加速方式ＴＯＦＭＳ（以下、適宜「ＯＡ−ＴＯＦＭＳ」と略す）の概略構成図である。

図１３において、図示しないイオン源で試料から生成されたイオンは図中に矢印で示すようにＺ軸方向にイオン射出部１に導入される。イオン射出部１は、対向して配置されている平板状の押出電極１１とグリッド状の引出電極１２とを含む。制御部６からの制御信号に基づいて加速電圧発生部７は、所定のタイミングで押出電極１１若しくは引出電極１２又はその両電極にそれぞれ所定の高電圧パルスを印加する。これにより、押出電極１１と引出電極１２との間を通過するイオンはＸ軸方向に加速エネルギを付与され、イオン射出部１から射出されて飛行空間２に送り込まれる。イオンは無電場である飛行空間２中を飛行したあとリフレクタ３に入射する。

リフレクタ３は円環状である複数の反射電極３１とバックプレート３２を含み、該反射電極３１及びバックプレート３２にはそれぞれ反射電圧発生部８から所定の直流電圧が印加される。これにより、反射電極３１で囲まれる空間には反射電場が形成され、この電場によってイオンは反射されて飛行空間２中を再び飛行して検出器４に到達する。検出器４は到達したイオンの量に応じたイオン強度信号を生成しデータ処理部５に入力する。データ処理部５は、イオン射出部１からイオンが射出された時点を飛行時間ゼロとして飛行時間とイオン強度信号との関係を示す飛行時間スペクトルを作成し、予め求めておいた質量校正情報に基づいて飛行時間を質量電荷比に換算することでマススペクトルを算出する。

上記ＯＡ−ＴＯＦＭＳのイオン射出部１では、イオンを射出する際に、短い時間幅で且つkVオーダーである高電圧のパルスを押出電極１１や引出電極１２に印加する必要がある。こうした高電圧パルスを生成するために、特許文献１に開示されているような電源回路（該文献ではパルサー電源と呼ばれている）が従来用いられている。
該電源回路は、高電圧パルスが発生するタイミングを制御するための低電圧パルス信号を生成するパルス発生部と、低電圧で動作する制御系回路と高電圧で動作する電力系回路との間を電気的に絶縁しつつ上記パルス信号を制御系回路から電力系回路へと伝送するパルストランスと、該トランスの二次巻線に接続されたドライブ回路と、直流高電圧を生成する高電圧回路と、上記ドライブ回路を通して与えられる制御電圧に応じて上記高電圧回路による直流電圧をオン／オフしてパルス化するＭＯＳＦＥＴによるスイッチング素子と、を含んで構成される。なお、こうした回路は、ＴＯＦＭＳに限らず高電圧パルスを生成するために一般的に利用されているものである（特許文献２等参照）。

上述したように、ＴＯＦＭＳではイオンが射出される又はイオンが加速される時点を起点として各イオンの飛行時間を計測する。そのため、質量電荷比の測定精度を高めるには、飛行時間の計測開始時点と、実際にイオン射出のための高電圧パルスが押出電極等に印加されるタイミングと、ができるだけ一致していることが重要である。

上記電源回路では低電圧パルス信号から高電圧パルスを生成するために、ＣＭＯＳロジックＩＣやＭＯＳＦＥＴなどの半導体部品やパルストランスが使用されている。これら部品や素子では、或る信号が入力された時点からそれに対する信号が出力されるまでに伝搬遅延が生じるし、また電圧波形（又は電流波形）が変化する際にはその立上りや立下りに或る程度の時間が掛かる。こうした伝搬遅延時間、立上り時間、立下り時間は常に一定というわけではなく、部品や素子の温度に応じて変化する。そのため、電源回路の周囲温度が相違すると、押出電極等への高電圧パルスの印加タイミングに時間的なズレが発生し、それがマススペクトルの質量ズレを少なからず引き起こす。

こうした問題に対し、特許文献３に記載のＴＯＦＭＳでは、測定時に電気系回路の温度を計測し、測定により得られた飛行時間データを計測した温度に応じて補正することで質量ズレを解消するようにしている。即ち、この方法は、電源回路の周囲温度が例えば標準的な温度とは相違した場合に、飛行時間にズレが生じることを許容しつつ、そのズレをデータ処理によって解消するものである。こうした方法において高い精度で飛行時間ズレを補正するには、温度ズレと飛行時間ズレとの関係を示す補正情報を高い精度で求めておく必要があるが、一般に、飛行時間は様々な要因、例えば各部の温度のみならず、リフレクタや検出器等の部品の取付精度、リフレクトロンの汚れ等による反射電場の変動、などによって変動するため、或る条件の下で上記補正情報を求めてもその補正情報を利用して精度の高い補正ができるとは限らない。
また、測定実行後にデータに対し補正処理を行うとそれだけマススペクトルの作成に遅れが生じるため、例えば、通常の質量分析により得られたマススペクトルをリアルタイムで解析し引き続き実施するＭＳ／ＭＳ分析のプリカーサイオンを決定する場合に、ＭＳ／ＭＳ分析の実施が遅れるおそれがある。

特開２００１−２８３７６７号公報 特開平５−３０４４５１号公報 米国特許第６７００１１８号明細書

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、イオン射出のための高電圧パルスを生成する電源回路の周囲温度に変化があったり或いはその周囲温度と標準的な温度とで大きな差異があったりする場合でも、データ処理による飛行時間等の補正を行うことなく、飛行時間の計測開始時点とイオン射出時点との時間ズレを軽減して高い質量精度を達成することができる飛行時間型質量分析装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明は、イオンが飛行する飛行空間と、電極に印加される電圧によって形成される電場の作用により測定対象のイオンに加速エネルギを与えて前記飛行空間へ向けて射出するイオン射出部と、前記飛行空間を飛行して来たイオンを検出するイオン検出器と、を具備する飛行時間型質量分析装置であって、
a)前記イオン射出部の前記電極にイオン射出用の高電圧パルスを印加するものであって、直流高電圧を発生する直流電源部と、一次巻線と二次巻線を含むトランスと、イオンを射出するためのパルス信号が入力され、該パルス信号に応じて前記トランスの一次巻線に駆動電流を供給する一次側ドライブ回路部と、前記トランスの二次巻線に接続された二次側ドライブ回路部と、該二次側ドライブ回路部によりオン／オフ駆動され前記直流電源部による直流高電圧をパルス化するスイッチング素子と、前記一次側ドライブ回路部を通して前記トランスの一次巻線の両端に印加する電圧を生成する一次側電源部と、を含む高電圧パルス生成部と、
b)前記高電圧パルス生成部の周囲温度を計測する温度計測部と、
c)前記温度計測部により計測された温度に応じて前記高電圧パルス生成部における前記トランスの一次巻線の両端に印加する電圧を変化させるように前記一次側電源部を制御する制御部と、
を備えることを特徴としている。

一般に、上記高電圧パルス生成部においてトランスの一次巻線の両端に印加される電圧の電圧値は固定である。それに対し本発明に係る飛行時間型質量分析装置では、トランスの一次巻線の両端に印加される電圧が固定ではなく一次側電源部により調整可能となっている。そして、制御部は、温度計測部で計測された高電圧パルス生成部の周囲温度に応じて一次側電源部を制御し、トランスの一次巻線の両端電圧を変化させる。トランスの一次巻線の両端電圧を変化させると、スイッチング素子の制御端に印加されるパルス信号の波高値が変化する。すると、スイッチング素子の制御端の入力容量等を充電する電流が変化し、その制御端の実際の電圧の立上り及び立下りのスロープの傾きが変わる。それによって、その電圧スロープがスイッチング素子の閾値電圧を横切るタイミングが変化し、高電圧パルスの立上り／立下りのタイミングが変化する。

そこで、制御部は例えば周囲温度と予め定めた標準温度との差に応じてトランスの一次巻線の両端電圧を標準電圧よりも所定電圧だけ高い又は低い電圧に調整する。それにより、スイッチング素子の制御端の実際の電圧の立上りのスロープの傾きが変わり、該スロープが閾値電圧を横切るタイミングを周囲温度に依らずにほぼ一致させることができる。その結果、周囲温度が異なっても高電圧パルスの立上りの時間的変化を抑えることができ、常にほぼ同じタイミングでイオンを加速し、飛行空間に向けて射出させることが可能となる。

また本発明に係る飛行時間型質量分析装置の一態様として、前記制御部は、周囲温度の変化と出力される高電圧パルスの時間的変化との関係を示す情報、及び、前記トランスの一次巻線の両端電圧の変化と出力される高電圧パルスの時間的変化との関係を示す情報、をそれぞれ記憶した記憶部を備え、該記憶部に記憶された情報に基づいて前記一次側電源部を制御する構成とすることができる。

この構成によれば、予め記憶部に記憶された情報を参照して周囲温度に対応した印加電圧を直接的に求めることができるので、装置の構成が簡単になる。なお、通常、記憶部に記憶される情報は本装置の製造メーカが実験的に求めておくようにすることができる。

なお、本発明に係る飛行時間型質量分析装置は、高電圧パルスを電極に印加することで形成される電場によってイオンを加速して飛行空間へと送り出す構成の全ての飛行時間型質量分析装置に適用可能である。即ち、本発明は直交加速方式飛行時間型質量分析装置のみならず、イオントラップに保持したイオンを加速して飛行空間へと送り出すイオントラップ飛行時間型質量分析装置や、ＭＡＬＤＩイオン源等により試料から生成されたイオンを加速して飛行空間へと送り出す飛行時間型質量分析装置にも適用可能である。

本発明に係る飛行時間型質量分析装置によれば、イオン射出のための高電圧パルスを生成する高電圧パルス生成部の周囲温度に変化があったり或いはその周囲温度と標準温度とで大きな差異があったりする場合でも、イオンを射出するための電極への高電圧パルスの印加のタイミングを常に同じに保つことができる。それにより、周囲温度の変化や相違に起因するマススペクトルの質量ズレを防止し、高い質量精度のマススペクトルを得ることができる。また、データ取得後のデータ処理による補正ではなく、測定時点で、さらにいえばイオンが射出される時点で周囲温度の相違の影響が補正されているので、飛行時間に変動をもたらすような様々な要因が生じた場合でも、そうした要因の影響を受けずに正確な補正が可能である。また、データ取得後の補正のためのデータ処理に要する時間も不要である。

本発明の一実施例であるＯＡ−ＴＯＦＭＳの概略構成図。 本実施例のＯＡ−ＴＯＦＭＳの加速電圧発生部における要部の波形図。 本実施例のＯＡ−ＴＯＦＭＳにおける加速電圧発生部の概略回路構成図。 高電圧オン／オフ用のＭＯＳＦＥＴにおける実測のゲート電圧波形を示す図。 実測の出力電圧波形（高電圧パルス波形）を示す図。 立上り時間補正を行わずに周囲温度を変化させた場合の実測の出力電圧波形を示す図。 図６中の一部拡大図。 トランスの一次側電圧を１７５Ｖ→１７７．５Ｖに変化させた場合の実測のゲート電圧波形を示す図。 図８中の一部拡大図。 図８中の電圧立ち上がりスロープの模式図。 トランスの一次側電圧を１７５Ｖ→１７７．５Ｖに変化させた場合の実測の出力電圧波形を示す図。 図１１中の一部拡大図。 一般的なＯＡ−ＴＯＦＭＳの概略構成図。

以下、本発明の一実施例であるＯＡ−ＴＯＦＭＳについて、添付図面を参照して説明する。
図１は本実施例のＯＡ−ＴＯＦＭＳの概略構成図、図３は加速電圧発生部の概略回路構成図である。先に説明した図１３と同じ構成要素には同じ符号を付して詳しい説明を省略する。また、図１では煩雑さを避けるために、図１３では記載していたデータ処理部５を省略している。

本実施例のＯＡ−ＴＯＦＭＳにおいて、加速電圧発生部７は、一次側ドライブ部７１、トランス７２、二次側ドライブ部７３、スイッチ部７４、高電圧電源部７５、一次側電源部７６、及び温度センサ７７、を含む。また、制御部６は一次側電圧制御部６１、一次側電圧設定情報記憶部６２を含む。制御部６は一般的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータを中心に構成されるが、同様の機能をＦＰＧＡなどのハードウェア回路で実現できることは言うまでもない。

図３に示すように、加速電圧発生部７においてスイッチ部７４は、正極側（図３中の電圧出力端７９よりも上側）、負極側（図３中の電圧出力端７９よりも下側）それぞれ、電力用ＭＯＳＦＥＴ７４１を直列に多段（本例では六段）接続したものである。高電圧電源部７５からスイッチ部７４の両端に印加される電圧＋Ｖ、−Ｖは測定対象であるイオンの極性によって変わり、イオンの極性が正であるときには例えば＋Ｖ＝２５００Ｖ、−Ｖ＝０Ｖである。トランス７２はリングコア形のトランスであり、リングコアをスイッチ部７４の各段のＭＯＳＦＥＴ７４１のゲート端子に対応して設け（つまり１２個のリングコアを設ける）、各リングコアに巻回した二次巻線を二次側ドライブ部７３のＭＯＳＦＥＴ７３１、７３２に接続し、リングコアに貫通させた１ターンのケーブル線を一次巻線とする。このケーブル線には高圧絶縁電線を使用し、これによって一次側と二次側とを電気的に絶縁する。なお、二次側の巻線数は任意で構わない。

一次側ドライブ部７１は複数のＭＯＳＦＥＴ７１１、７１２、７１５〜７１８、複数のトランス７１３、７１４を含み、正極側パルス信号入力端７８１及び負極側パルス信号入力端７８２からパルス信号ａ、ｂがそれぞれ入力される。いま図２（ａ）、（ｂ）に示すように時刻ｔ0において、負極側パルス信号入力端７８２に入力されるパルス信号ｂの電圧がゼロに維持されている状態で、正極側パルス信号入力端７８１にハイレベルのパルス信号ａが入力されると、ＭＯＳＦＥＴ７１１はオンする。これにより、トランス７１３の一次巻線に電流が流れ、二次巻線の両端に所定の電圧が誘起される。これにより、ＭＯＳＦＥＴ７１５、７１６は共にオンする。一方、ＭＯＳＦＥＴ７１２はオフ状態であるからトランス７１３の一次巻線には電流が流れず、ＭＯＳＦＥＴ７１７、７１８は共にオフ状態である。そのため、トランス７２の一次巻線の両端にはおおよそＶDDの電圧が印加され、該一次巻線には図３において下向きに電流が流れる。

これによってトランス７２の各二次巻線の両端には所定の電圧が誘起される。このとき、二次側ドライブ部７３に含まれるＭＯＳＦＥＴ７３１、７３２、抵抗７３３を介してスイッチ部７４の各ＭＯＳＦＥＴのゲート端子に印加される電圧は、おおよそ次の式で表せる。
［ゲート電圧］≒｛［トランス７２の一次側電圧］／［スイッチ部７４のＭＯＳＦＥＴ７４１の直列段数］｝×［トランス７２の二次巻線数］ …(1)
例えば、トランス７２の一次側電圧（ＶDD）を１７５Ｖ、スイッチ部７４のＭＯＳＦＥＴ７４１の直列段数を１２段、トランス７２の二次巻線数を１ターンとすると、（１７５／１２）×１＝１４Ｖ程度の電圧がスイッチ部７４の各ＭＯＳＦＥＴ７４１のゲート端子に印加される。

スイッチ部７４の正極性側の六段のＭＯＳＦＥＴ７４１のゲート端子−ソース端子間には上記電圧が順方向に印加されるため、それらＭＯＳＦＥＴ７４１はオンする。一方、スイッチ部７４の負極性側の六段のＭＯＳＦＥＴ７４１のゲート端子−ソース端子間には上記電圧が逆方向に印加されるため、それら７段のＭＯＳＦＥＴ７４１はオフする。その結果、高電圧電源部７５からの電圧供給端と電圧出力端７９とはほぼ直結し、該電圧出力端７８に＋Ｖ＝＋２５００Ｖの電圧が出力される。

時刻ｔ1において、正極側パルス信号入力端７８１に入力されるパルス信号ａのレベルがローレベル（電圧ゼロ）に変化すると、トランス７２の一次巻線の両端の電圧はゼロになるが、二次側ドライブ部７３とＭＯＳＦＥＴ７４１のゲート入力容量Ｃによって、ＭＯＳＦＥＴ７４１のゲート端子に印加される電圧は維持される。そのため、電圧出力端７９からの出力電圧は＋Ｖ＝＋２５００Ｖに維持される。そのあと時刻ｔ2において、負極側パルス信号入力端７８２に入力されるパルス信号ｂのレベルがハイレベルに変化すると、今度は、ＭＯＳＦＥＴ７１２がオンし、それに伴いＭＯＳＦＥＴ７１７、７１８がオンして、トランス７２の一次巻線の両端には先と逆方向に電圧が印加され、逆方向に電流が流れる。それにより、トランス７２の二次巻線の両端にはそれぞれ、先と逆方向に電圧が誘起され、スイッチ部７４の正極性側のＭＯＳＦＥＴ７４１はオフし、負極性側のＭＯＳＦＥＴ７４１はオンする。その結果、電圧出力端７９から出力される電圧はゼロになる。

加速電圧発生部７は上述した動作によって、正極側パルス信号入力端７８１及び負極側パルス信号入力端７８２に入力されるパルス信号ａ、ｂに応じたタイミングで高電圧パルスを生成する。図４はＭＯＳＦＥＴ７４１のゲート電圧が負電圧から正電圧へ変化する際の実測のゲート電圧波形、図５はこのときの電圧出力端７９からの出力電圧Ｖoutの波形である。横軸はいずれも５[nsec/div]である。

上記加速電圧発生部７において、電圧出力端７９から出力される正極性及び負極性の高電圧パルスの立上り／立下りのタイミングは、スイッチ部７４のＭＯＳＦＥＴ７４１がオン／オフするタイミング、つまり、それらＭＯＳＦＥＴ７４１のゲート電圧の立上り／立下りのタイミングで決まる。例えば、図２に示した波形の例では、（ｅ）で示す高電圧パルスが−Ｖから＋Ｖに変化するタイミングは、正極性側のＭＯＳＦＥＴ７４１のゲート電圧（図２（ｃ）参照）が負電圧から正電圧に変化するタイミングと、負極側ＭＯＳＦＥＴ７４１のゲート電圧（図２（ｄ）参照）が正電圧から負電圧に変化するタイミングとの両方で決まる。一般にＭＯＳＦＥＴではゲート電圧の閾値は数Ｖ（本例では約３Ｖ）であり、ゲート電圧の立上りのスロープがこの閾値電圧を横切るときにＭＯＳＦＥＴ７４１はオフからオンに転じる。

加速電圧発生部７の周囲温度を変化させた場合における実測の出力電圧Ｖoutの波形を図６に示す。また図７は図６中の一部拡大図である。ここでは、周囲温度は１５℃と３５℃である。これら図から分かるように、周囲温度を１５℃から３５℃に変化させると、高電圧パルスの立上りのタイミングは２００[ps]程度遅くなる。これはスイッチ部７４のＭＯＳＦＥＴ７４１や一次側ドライブ部７１のＭＯＳＦＥＴ７１１、７１２、７１５〜７１８などの半導体素子、さらには、正極側パルス信号入力端７８１や負極側パルス信号入力端７８２に供給するパルス信号を生成する図示しないロジックＩＣなどの立上り／立下り特性・信号伝搬特性の温度依存性などに起因するものであると推定できる。本実施例の装置の場合、２００[ps]の高電圧パルスの立上りのタイミングの遅延はm/z＝１０００のイオンにおいて数ppm程度の質量ズレをもたらす。精密な質量測定では質量ズレを１ppm以下にすることが求められるが、上記の温度変化に伴う質量ズレはこれを大きく超えてしまう。

そこで本実施例のＯＡ−ＴＯＦＭＳでは、以下のようにして温度変化に伴う出力電圧波形の時間ズレを解消し質量精度を高める。
図８はトランス７２の一次側電圧を１７５Ｖから１７７．５Ｖに増加させた場合の実測のＭＯＳＦＥＴ７４１のゲート電圧波形を示す図であり、図９はその一部拡大図である。また、図１０は図８中の電圧立ち上がりスロープの模式図である。図８、図９から分かるように、トランス７２の一次側電圧を１７５Ｖから１７７．５Ｖに増加させると、ゲート電圧が閾値電圧に到達するまでの時間は約２００[ps]速くなる。上記一次側電圧の増加により、二次側ドライブ部７３から各ＭＯＳＦＥＴ７４１のゲート端子に印加される電圧は１４Ｖから約１４．８Ｖに増加する。このようにゲート端子への印加電圧が増加したことにより、ＭＯＳＦＥＴ７４１のゲート入力容量Ｃを充電するための充電電流が増加し、それによって図１０に示したように立上りが速くなったものと推測できる。
図１１はこのときの実測の電圧出力波形を示す図、図１２はその一部拡大図である。トランス７２の一次側電圧を１７５Ｖから１７７．５Ｖに増加させると、高電圧パルスの立上りのタイミングも約２００[ps]速くなっている。

本実施例のＯＡ−ＴＯＦＭＳでは、上述したようにトランス７２の一次側電圧を増加させると高電圧パルスの立上りが速くなることを利用して、加速電圧発生部７の周囲温度が変化したときの高電圧パルスの立上り／立下りの時間ズレを補正する。
具体的には、周囲温度の変化と高電圧パルスの立上り／立下りの時間変化との関係、及び、トランス７２の一次側電圧の変化と高電圧パルスの立上り／立下りの時間変化との関係を予め求めておき、それらの関係を示す情報を一次側電圧設定情報記憶部６２に格納しておく。上記関係は加速電圧発生部７に使用される部品、素子等に依存するから、本装置の製造メーカが予め実験的に求めて記憶部６２に記憶しておくようにすることができる。例えば周囲温度の変化と高電圧パルスの立上り／立下りの時間変化との関係は＋１０[ps/℃]、トランス７２の一次側電圧の変化と高電圧パルスの立上り／立下りの時間変化との関係は−８０[ps/Ｖ] といった変化量（例えば周囲温度：１５℃、トランス７２の一次側電圧：１７５Ｖ、等の標準的な状態に対する変化量）で表すことができるが、関係が非線形である場合には、対応関係を示す式やテーブルなどの形式とすればよい。

実際の測定に際して、温度センサ７７は加速電圧発生部７の周囲温度を計測し、計測した温度の情報をほぼリアルタイムで制御部６に送る。上述したように、高電圧パルスの立上り／立下りの時間ズレに最も大きな影響を及ぼすのはスイッチ部７４（ＭＯＳＦＥＴ７４１）であるので、温度センサ７７はスイッチ部７４の近傍の温度を計測するように設置されていることが好ましい。制御部６において一次側電圧制御部６１は、一次側電圧設定情報記憶部６２から上記関係を示す情報を読み出し、現時点での温度に対する時間ズレを算出するとともにその時間ズレを補正するための一次側電圧の変化を算出し、一次側電圧を求める。

一次側電圧制御部６１はこうして求めた一次側電圧を一次側電源部７６に指示し、一次側電源部７６は指示された直流電圧を生成してＶDDとして一次側ドライブ部７１に印加する。それによって、そのときの周囲温度に応じてトランス７２の一次巻線に印加される電圧が調整され、時間ズレのない高電圧パルスを生成して押出電極１１や引出電極１２に印加することができる。その結果、加速電圧発生部７の周囲温度に依存することなく、常に高い質量精度を達成することができる。

なお、上記実施例は本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜に変形、追加、修正を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。

例えば上記実施例は本発明をＯＡ−ＴＯＦＭＳに適用したものであるが、本発明はそれ以外のＴＯＦＭＳ、例えば三次元四重極型又はリニア型のイオントラップに保持したイオンを加速して飛行空間へと送り出すイオントラップ飛行時間型質量分析装置やＭＡＬＤＩイオン源等により試料から生成されたイオンを加速して飛行空間へと送り出す飛行時間型質量分析装置にも適用可能である。

１…イオン射出部
１１…押出電極
１２…引出電極
２…飛行空間
３…リフレクタ
３１…反射電極
３２…バックプレート
４…検出器
５…データ処理部
６…制御部
６１…一次側電圧制御部
６２…一次側電圧設定情報記憶部
７…加速電圧発生部
７１…一次側ドライブ部
７１１、７１２、７１５〜７１８、７３１、７３２、７４１…ＭＯＳＦＥＴ
７２、７１３…トランス
７３…二次側ドライブ部
７３３…抵抗
７４…スイッチ部
７５…高電圧電源部
７６…一次側電源部
７７…温度センサ
８…反射電圧発生部

Claims (2)

1. イオンが飛行する飛行空間と、電極に印加される電圧によって形成される電場の作用により測定対象のイオンに加速エネルギを与えて前記飛行空間へ向けて射出するイオン射出部と、前記飛行空間を飛行して来たイオンを検出するイオン検出器と、を具備する飛行時間型質量分析装置であって、
   a)前記イオン射出部の前記電極にイオン射出用の高電圧パルスを印加するものであって、直流高電圧を発生する直流電源部と、一次巻線と二次巻線を含むトランスと、イオンを射出するためのパルス信号が入力され、該パルス信号に応じて前記トランスの一次巻線に駆動電流を供給する一次側ドライブ回路部と、前記トランスの二次巻線に接続された二次側ドライブ回路部と、該二次側ドライブ回路部によりオン／オフ駆動され前記直流電源部による直流高電圧をパルス化するスイッチング素子と、前記一次側ドライブ回路部を通して前記トランスの一次巻線の両端に印加する電圧を生成する一次側電源部と、を含む高電圧パルス生成部と、
   b)前記高電圧パルス生成部の周囲温度を計測する温度計測部と、
   c)前記温度計測部により計測された温度に応じて前記高電圧パルス生成部における前記トランスの一次巻線の両端に印加する電圧を変化させるように前記一次側電源部を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
2. 請求項１に記載の飛行時間型質量分析装置であって、
   前記制御部は、周囲温度の変化と出力される高電圧パルスの時間的変化との関係を示す情報、及び、前記トランスの一次巻線の両端電圧の変化と出力される高電圧パルスの時間的変化との関係を示す情報、をそれぞれ記憶した記憶部を備え、該記憶部に記憶された情報に基づいて前記一次側電源部を制御することを特徴とする飛行時間型質量分析装置。

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