KR102088824B1 - Time of flight mass spectrometer and driving method thereof - Google Patents

Time of flight mass spectrometer and driving method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102088824B1
KR102088824B1 KR1020180097507A KR20180097507A KR102088824B1 KR 102088824 B1 KR102088824 B1 KR 102088824B1 KR 1020180097507 A KR1020180097507 A KR 1020180097507A KR 20180097507 A KR20180097507 A KR 20180097507A KR 102088824 B1 KR102088824 B1 KR 102088824B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ion
ions
precursor
fragment
precursor ions
Prior art date
Application number
KR1020180097507A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200021753A (en
Inventor
이봉윤
김승용
김현식
양모
정완섭
Original Assignee
한국기초과학지원연구원
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 한국기초과학지원연구원 filed Critical 한국기초과학지원연구원
Priority to KR1020180097507A priority Critical patent/KR102088824B1/en
Publication of KR20200021753A publication Critical patent/KR20200021753A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102088824B1 publication Critical patent/KR102088824B1/en

Links

Images

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
    • H01J49/405—Time-of-flight spectrometers characterised by the reflectron, e.g. curved field, electrode shapes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/025—Detectors specially adapted to particle spectrometers

Abstract

본 발명에 따른 질량 분석기는 선구이온들이 생성되는 이온화부; 상기 선구이온들 중 일부를 중성분자 및 조각이온으로 분해하는 이온 분해부; 상기 선구이온 및 상기 중성분자를 통과시키고, 상기 조각이온을 반사시키는 이온 반사부; 상기 선구이온 및 상기 중성분자를 검출하는 선구이온 검출기; 및 상기 조각이온을 검출하는 조각이온 검출기를 포함한다.The mass spectrometer according to the present invention includes an ionization unit in which precursor ions are generated; An ion decomposition unit that decomposes some of the precursor ions into heavy elements and fragment ions; An ion reflector that passes through the precursor ions and the heavy component and reflects the fragment ions; A precursor ion detector that detects the precursor ion and the heavy component; And a fragment ion detector that detects the fragment ion.

Figure R1020180097507
Figure R1020180097507

Description

비행시간 질량분석기 및 그의 구동 방법 {TIME OF FLIGHT MASS SPECTROMETER AND DRIVING METHOD THEREOF}Time-of-flight mass spectrometer and its driving method {TIME OF FLIGHT MASS SPECTROMETER AND DRIVING METHOD THEREOF}

본 발명은 비행시간 질량분석기 및 그의 구동 방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 이온 반사부에서 선구이온 및 중성분자를 통과시키고, 조각이온을 반사시키는 비행시간 질량분석기 및 그의 구동 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a flight time mass spectrometer and a driving method thereof. More specifically, the present invention relates to a time-of-flight mass spectrometer and a driving method for passing a precursor ion and a heavy component in an ion reflector and reflecting a fragment ion.

비행시간 질량분석기는 이온의 비전하를 측정할 수 있는 질량분석기이다. 이온의 비행시간에 따른 도착시간을 이용하여 질량을 구분할 수 있다. 리플렉트론 비행시간 질량분석기는 비행시간 질량분석기에 이온 반사경을 추가한 것이다.The time-of-flight mass spectrometer is a mass spectrometer capable of measuring the non-charge of ions. Mass can be classified using the arrival time according to the flight time of the ion. The Reflectron time-of-flight mass spectrometer is an ion reflector added to the time-of-flight mass spectrometer.

탄뎀 질량분석법은 선구이온 및 조각이온의 질량 분석을 통해 선구이온 및 조각이온의 질량 스펙트럼을 얻을 수 있어, 분자를 규명할 수 있다. 선구이온 및 조각이온의 질량 스펙트럼을 얻기 위해, 두번의 질량 스펙트럼 측정이 필요할 수 있다.In the tandem mass spectrometry, mass spectra of precursor ions and fragment ions can be obtained through mass spectrometry of precursor ions and fragment ions, and molecules can be identified. In order to obtain mass spectra of precursor ions and fragment ions, two mass spectrum measurements may be required.

본 발명은 선구이온, 중성분자 및 조각이온을 동시에 검출할 수 있는 질량 분석기 및 그의 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a mass spectrometer capable of detecting precursor ions, heavy elements and fragment ions simultaneously, and a driving method thereof.

본 발명은 선구이온들이 생성되는 이온화부; 상기 선구이온들 중 일부를 중성분자 및 조각이온으로 분해하는 이온 분해부; 상기 선구이온 및 상기 중성분자를 통과시키고, 상기 조각이온을 반사시키는 이온 반사부; 상기 선구이온 및 상기 중성분자를 검출하는 선구이온 검출기; 및 상기 조각이온을 검출하는 조각이온 검출기를 포함하는 질량 분석기를 제공한다.The present invention is an ionization unit in which precursor ions are generated; An ion decomposition unit that decomposes some of the precursor ions into heavy elements and fragment ions; An ion reflector that passes through the precursor ions and the heavy component and reflects the fragment ions; A precursor ion detector that detects the precursor ion and the heavy component; And it provides a mass spectrometer including a fragment ion detector for detecting the fragment ion.

상기 이온화부에서 생성된 상기 선구이온들을 가속하는 제1 이온 가속부; 및 상기 제1 이온 가속부를 통과한 상기 선구이온들이 등속도로 이동하는 제1 비행시간 분리관을 더 포함할 수 있다. A first ion accelerator for accelerating the precursor ions generated in the ionizer; And a first flight time separation tube in which the precursor ions passing through the first ion accelerator move at a constant speed.

상기 선구이온 및 상기 조각이온을 가속하는 제2 이온 가속부; 및 상기 제2 이온 가속부를 통과한 상기 선구이온, 상기 중성분자 및 상기 조각이온이 등속도로 이동하는 제2 비행시간 분리관을 더 포함할 수 있다. A second ion accelerator that accelerates the precursor ions and the fragment ions; And a second flight time separation tube in which the precursor ions, the heavy component and the fragment ions passing through the second ion accelerator move at a constant speed.

상기 이온 반사부는 그 안에 전기장을 형성할 수 있다.The ion reflector may form an electric field therein.

상기 이온 반사부는 그리드를 포함할 수 있다.The ion reflector may include a grid.

상기 이온 분해부는 이온 분해원을 방출하여 상기 제1 비행시간 분리관 내에서 상기 선구이온들 중 일부를 중성분자 및 조각이온으로 분해할 수 있다.The ion decomposition unit may release an ion decomposition source to decompose some of the precursor ions into heavy elements and fragment ions in the first flight time separation tube.

상기 선구이온 검출기 및 상기 조각이온 검출기 각각은 전자 증배기를 포함할 수 있다.Each of the precursor ion detector and the fragment ion detector may include an electron multiplier.

본 발명은 이온화부에서 선구이온들을 생성하는 단계; 이온 분해부를 이용하여 상기 선구이온들 중 일부를 중성분자 및 조각이온으로 분해하는 분해 단계; 이온 반사부에서 상기 선구이온 및 상기 중성분자를 통과시키고, 상기 조각이온을 반사시키는 통과 및 반사 단계; 및 선구이온 검출기에서 상기 선구이온 및 상기 중성분자를 검출하고, 조각이온 검출기에서 상기 조각이온을 검출하는 검출 단계를 포함하는 질량 분석 방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of generating precursor ions in the ionization unit; A decomposition step of decomposing some of the precursor ions into heavy elements and fragment ions using an ion decomposition unit; A pass and reflect step of passing the precursor ions and the heavy component in the ion reflector and reflecting the fragment ions; And a detection step of detecting the precursor and the heavy component in a precursor ion detector and detecting the fragment ion in a fragment ion detector.

상기 검출 단계는 상기 선구이온, 상기 중성분자 및 상기 조각이온을 동시에 검출하는 것을 포함할 수 있다.The detecting step may include detecting the precursor ion, the heavy component and the fragment ion at the same time.

상기 통과 및 반사 단계는 상기 이온 반사부에 전기장을 형성하는 것을 포함할 수 있다.The passing and reflecting steps may include forming an electric field in the ion reflector.

상기 통과 및 반사 단계는 상기 전기장에 의해 상기 조각이온이 반사되는 것을 포함할 수 있다.The passing and reflecting steps may include reflecting the fragment ions by the electric field.

상기 분해 단계는 상기 이온 분해부에서 방출되는 이온 분해원을 상기 선구이온들 중 일부와 충돌시켜 상기 선구이온들 중 일부를 상기 중성분자 및 상기 조각이온으로 분해하는 것을 포함할 수 있다.The decomposition step may include decomposing a portion of the precursor ions into the heavy component and the fragment ion by colliding the ion decomposition source emitted from the ion decomposition unit with some of the precursor ions.

상기 이온 분해원은 레이저 또는 전자빔일 수 있다.The ion decomposition source may be a laser or an electron beam.

상기 선구이온들을 생성하는 단계는 상기 이온화부 상에 시료를 제공하는 것, 및 상기 시료에 이온화원은 주입하는 것을 포함할 수 있다.The step of generating the precursor ions may include providing a sample on the ionization unit, and injecting an ionization source into the sample.

본 발명에 따른 질량 분석기 및 그의 구동 방법은 이온 반사부에서 작용하는 포텐셜 에너지의 크기가 선구이온의 에너지보다 작고 조각이온의 에너지보다 크기 때문에, 이온 반사부에서 조각이온을 반사시킬 수 있고, 선구이온, 중성분자 및 조각이온을 동시에 검출할 수 있다.The mass spectrometer and driving method thereof according to the present invention can reflect fragment ions in the ion reflector because the magnitude of the potential energy acting on the ion reflector is smaller than the energy of the precursor ions and larger than the energy of the fragment ions. , It can detect heavy elements and fragment ions at the same time.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비행시간 질량분석기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 선구이온 및 조각이온의 에너지 및 이온 반사부의 최대 포텐셜 에너지를 설명하기 위한 에너지 개념도이다.1 is a view for explaining a flight time mass spectrometer according to an embodiment of the present invention.
2 is an energy conceptual diagram for explaining the energy of the precursor ions and fragment ions and the maximum potential energy of the ion reflector.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and can be implemented in various forms and various changes can be made. However, through the description of the present embodiments, the present disclosure is made to be complete, and the present invention is provided to those of ordinary skill in the art to fully inform the scope of the invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비행시간 질량분석기를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a flight time mass spectrometer according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 이온화부(100)가 제공될 수 있다. 이온화부(100) 상에 질량을 분석하기 위한 시료(SP)가 제공될 수 있다. 상기 시료(SP)는 고체 시료, 액체 시료 또는 기체 시료 중 하나일 수 있다. 상기 시료(SP)가 액체 시료 또는 기체 시료 중 하나인 경우, 상기 액체 시료 또는 기체 시료는 노즐에 의해 상기 이온화부(100) 상에 분무될 수 있다. 상기 시료(SP)가 고체 시료인 경우, 상기 고체 시료는 비휘발성 물질에 의해 코팅된 상태로 상기 이온화부(100) 상에 제공될 수 있다. Referring to FIG. 1, an ionization unit 100 may be provided. A sample SP for analyzing mass may be provided on the ionization unit 100. The sample SP may be one of a solid sample, a liquid sample, and a gas sample. When the sample SP is one of a liquid sample or a gas sample, the liquid sample or gas sample may be sprayed on the ionization unit 100 by a nozzle. When the sample SP is a solid sample, the solid sample may be provided on the ionization unit 100 in a state coated with a non-volatile material.

이온화부(100)의 시료(SP) 상에 이온화원(S)이 주입될 수 있다. 상기 이온화원(S)은 레이저, 전자빔 또는 냉전자 이온화원일 수 있다. 상기 이온화원(S)에 의해 상기 시료(SP)가 이온화될 수 있다. 상기 이온화원(S)에 의해 상기 시료(SP)에서 복수개의 선구이온들(PI, precursor ions)이 방출될 수 있다. 다시 말하면, 이온화부(100)에서 선구이온들(PI)이 생성될 수 있다. 선구이온들(PI)은 복수개의 분자 이온들을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 분자 이온들 중 일부는 서로 조성 및 질량이 동일할 수 있다. 상기 복수개의 분자 이온들 중 다른 일부는 서로 조성 및 질량이 다를 수 있다. 예를 들면, 선구 이온들(PI)은 서로 조성 및 분자량이 동일한 제1 분자 이온들 및 상기 제1 분자 이온들과 조성 및 분자량이 다른 제2 분자 이온들을 포함할 수 있다. The ionization source S may be injected onto the sample SP of the ionization unit 100. The ionization source S may be a laser, electron beam, or cold electron ionization source. The sample SP may be ionized by the ionization source S. A plurality of precursor ions (PI) may be released from the sample SP by the ionization source S. In other words, precursor ions PI may be generated in the ionization unit 100. The precursor ions PI may include a plurality of molecular ions. Some of the plurality of molecular ions may have the same composition and mass with each other. Other parts of the plurality of molecular ions may have different compositions and masses from each other. For example, the precursor ions PI may include first molecular ions having the same composition and molecular weight as each other, and second molecular ions having a different composition and molecular weight from the first molecular ions.

이온화부(100) 상의 시료(SP)에서 방출된 선구이온들(PI)은 제1 이온 가속부(200)를 통과할 수 있다. 제1 이온 가속부(200)는 제1 개구(210)를 포함할 수 있다. 상기 제1 개구(210)를 통하여 선구이온들(PI)이 제1 이온 가속부(200)를 통과할 수 있다. 제1 이온 가속부(200)를 통과하면서, 선구이온들(PI)은 가속될 수 있다. 제1 이온 가속부(200)는 제1 가속전극을 포함할 수 있다. 상기 제1 가속전극에 전압이 인가되어, 제1 이온 가속부(200)가 선구이온들(PI)을 가속할 수 있다.The precursor ions PI emitted from the sample SP on the ionization unit 100 may pass through the first ion acceleration unit 200. The first ion accelerator 200 may include a first opening 210. Progenitor ions PI may pass through the first ion accelerator 200 through the first opening 210. While passing through the first ion accelerator 200, the precursor ions PI may be accelerated. The first ion accelerator 200 may include a first accelerator electrode. A voltage is applied to the first acceleration electrode, so that the first ion accelerator 200 may accelerate the precursors PI.

제1 이온 가속부(200)에 의해 가속된 선구이온들(PI)은 제1 비행시간 분리관(300) 안으로 진입할 수 있다. 제1 비행시간 분리관(300) 안에서, 선구이온들(PI)은 전기장의 영향을 받지 않을 수 있다. 다시 말하면, 제1 비행시간 분리관(300) 안에는 전기장이 형성되지 않을 수 있다. 제1 비행시간 분리관(300) 안에서, 선구이온들(PI)은 등속 운동할 수 있다. The precursor ions PI accelerated by the first ion accelerator 200 may enter the first flight time separation pipe 300. In the first flight time separation tube 300, the precursor ions PI may not be affected by the electric field. In other words, an electric field may not be formed in the first flight time separation pipe 300. In the first flight time separation pipe 300, the precursor ions PI may move at constant speed.

분해원 방출부(310)에서 제1 비행시간 분리관(300) 안으로 이온 분해원(ID)을 방출할 수 있다. 분해원 방출부(310)는 이온 분해원(ID)을 제1 비행시간 분리관(300) 안으로 방출할 수 있도록, 제1 비행시간 분리관(300)에 인접하게 배치될 수 있다. 상기 이온 분해원(ID)은 고에너지 입자일 수 있다. 예를 들면, 이온 분해원(ID)은 레이저 또는 전자빔일 수 있다. 선구이온들(PI)과 이온 분해원(ID)은 제1 비행시간 분리관(300) 안의 분해 스팟(DS)에서 서로 충돌할 수 있다. 선구이온들(PI)은 제1 비행시간 분리관(300) 안에서 등속 운동하므로, 선구이온들(PI)이 분해 스팟(DS)에 도달하는 도달 시간을 계산할 수 있다. 상기 도달 시간은 각각의 선구이온들(PI)의 전하 대 질량비(m/z)에 따라 계산될 수 있다. 각각의 선구이온들(PI)이 가지는 전하 및 질량에 따라, 상기 도달 시간이 달라질 수 있다. 계산된 상기 도달 시간에 맞추어 분해원 방출부(310)에서 이온 분해원(ID)을 방출하여, 선구이온들(PI)과 이온 분해원(ID)을 충돌시킬 수 있다. 선구이온들(PI) 중 일부는 이온 분해원(ID)과 충돌할 수 있고, 선구이온들(PI) 중 다른 일부는 이온 분해원(ID)과 충돌하지 않을 수 있다. 이온 분해원(DS)과 충돌한 선구이온(PI)은 중성분자(NM) 및 조각이온(FI, fragment ion)으로 분해될 수 있다.An ion decomposition source ID may be released from the decomposition source discharge unit 310 into the first flight time separation tube 300. The decomposition source discharge unit 310 may be disposed adjacent to the first flight time separation tube 300 so as to discharge the ion decomposition source (ID) into the first flight time separation tube 300. The ion decomposition source (ID) may be high energy particles. For example, the ion decomposition source (ID) may be a laser or an electron beam. The precursor ions PI and the ion decomposition source ID may collide with each other at the decomposition spot DS in the first flight time separation tube 300. Since the precursors PI are uniformly moving in the first flight time separation pipe 300, the arrival time at which the precursors PI reach the decomposition spot DS can be calculated. The arrival time may be calculated according to the charge-to-mass ratio (m / z) of each of the precursors PI. Depending on the charge and mass of each precursor ions PI, the time of arrival may vary. The ion decomposition source ID may be emitted from the decomposition source emission unit 310 according to the calculated arrival time, so that the precursor ions PI and the ion decomposition source ID may collide. Some of the progenitor ions PI may collide with the ion decomposition source ID, and some of the progenitor ions PI may not collide with the ion decomposition source ID. The precursor ion (PI) that has collided with the ion decomposition source (DS) can be decomposed into heavy elements (NM) and fragment ions (FI).

이온 분해원(ID)과 충돌하지 않은 선구이온(PI)(이하, 선구이온), 중성분자(NM) 및 조각이온(FI)이 제2 이온 가속부(400)를 통과할 수 있다. 제2 이온 가속부(400)는 제2 개구(410)를 포함할 수 있다. 상기 제2 개구(410)를 통하여 선구이온(PI), 중성분자(NM) 및 조각이온(FI)이 제2 이온 가속부(400)를 통과할 수 있다. 제2 이온 가속부(400)를 통과하면서, 선구이온(PI) 및 조각이온(FI)이 가속될 수 있다. 제2 이온 가속부(400)는 제2 가속전극을 포함할 수 있다. 상기 제2 가속전극에 전압이 인가되어, 제2 이온 가속부(400)가 선구이온(PI) 및 조각이온(FI)을 가속할 수 있다. 선구이온(PI) 및 조각이온(FI)은 서로 질량의 차이가 있으므로, 제2 이온 가속부(400)에서 가속되는 정도가 서로 다를 수 있다. 중성분자(NM)는 전하를 가지지 않으므로, 제2 이온 가속부(400)를 통과하면서 가속되지 않을 수 있다.A precursor ion (PI) (hereinafter referred to as a precursor ion) that does not collide with an ion decomposition source (ID), a heavy component (NM), and a fragment ion (FI) may pass through the second ion accelerator 400. The second ion accelerator 400 may include a second opening 410. Through the second opening 410, the precursor ion (PI), the heavy component (NM), and the fragment ion (FI) may pass through the second ion accelerator 400. As the second ion accelerator 400 passes, the precursor ions PI and fragment ions FI may be accelerated. The second ion accelerator 400 may include a second accelerator electrode. A voltage is applied to the second accelerating electrode, and the second ion accelerator 400 may accelerate the precursor ions PI and fragment ions FI. Since the precursor ions PI and the fragment ions FI have a difference in mass from each other, the degree of acceleration in the second ion accelerator 400 may be different. Since the heavy component NM does not have charge, it may not be accelerated while passing through the second ion accelerator 400.

선구이온(PI), 중성분자(NM) 및 조각이온(FI)은 제2 비행시간 분리관(500) 안으로 진입할 수 있다. 제2 비행시간 분리관(500) 안에서, 선구이온(PI), 중성분자(NM) 및 조각이온(FI)은 전기장의 영향을 받지 않을 수 있다. 다시 말하면, 제2 비행시간 분리관(500) 안에는 전기장이 형성되지 않을 수 있다. 제2 비행시간 분리관(500) 안에서, 선구이온(PI), 중성분자(NM) 및 조각이온(FI)은 등속 운동할 수 있다. 선구이온(PI), 중성분자(NM) 및 조각이온(FI)은 제2 비행시간 분리관(500)을 비행하는 속도가 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 선구이온(PI), 중성분자(NM) 및 조각이온(FI)이 서로 분리될 수 있다.The precursor ion (PI), the heavy component (NM), and the fragment ion (FI) may enter the second flight time separation tube 500. In the second flight time separation tube 500, the precursor ions (PI), heavy elements (NM), and fragment ions (FI) may not be affected by the electric field. In other words, an electric field may not be formed in the second flight time separation pipe 500. In the second flight time separating tube 500, the precursor ion (PI), the heavy component (NM), and the fragment ion (FI) may move at constant speed. The precursor ion (PI), the heavy component (NM), and the fragment ion (FI) may have different speeds for flying the second flight time separation tube 500. Accordingly, the precursor ion (PI), the heavy component (NM), and the fragment ion (FI) may be separated from each other.

제2 비행시간 분리관(500)을 비행한 선구이온(PI), 중성분자(NM) 및 조각이온(FI)은 이온 반사부(600)로 진입할 수 있다. 이온 반사부(600)로 진입한 선구이온(PI), 중성분자(NM) 및 조각이온(FI) 각각은 그의 질량 및 속도에 따라 에너지를 가질 수 있다. 다시 말하면, 선구이온(PI)은 제1 에너지를 가질 수 있고, 조각이온(FI)은 제2 에너지를 가질 수 있고, 중성분자(NM)는 제3 에너지를 가질 수 있다. 이온 반사부(600)는 제1 그리드(610) 및 제2 그리드(620)를 포함할 수 있다. 또는, 이온 반사부(600)는 제1 및 제2 그리드들(610,620)을 포함하지 않을 수 있다. 이온 반사부(600)가 제1 및 제2 그리드들(610,620)을 포함하는 경우, 이온 반사부(600) 안에 전기장이 상대적으로 정밀하게 형성될 수 있지만, 제1 및 제2 그리드들(610,620)에 선구이온(PI), 중성분자(NM) 및 조각이온(FI)이 충돌하여 손실이 발생할 수 있다. 제1 그리드(610)는 이온 반사부(600)의 전단부에 제공될 수 있다. 제2 그리드(620)는 이온 반사부(600)의 후단부에 제공될 수 있다. 제1 및 제2 그리드들(610,620) 각각은 선구이온(PI), 중성분자(NM) 및 조각이온(FI)이 통과할 수 있는 개구들을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 그리드들(610,620) 사이에 전극들(630)이 제공될 수 있다. 제1 및 제2 그리드들(610,620) 및 전극들(630)에 전압이 인가될 수 있다. 제1 및 제2 그리드들(610,620) 및 전극들(630)에 전압이 인가되어 이온 반사부(600) 안에 전기장이 형성될 수 있다. 상기 전기장은 선형 전기장 또는 비선형 전기장일 수 있다.The precursor ion (PI), the heavy component (NM), and the fragment ion (FI) that have flown through the second flight time separation tube 500 may enter the ion reflector 600. Each of the precursor ions (PI), heavy elements (NM), and fragment ions (FI) entering the ion reflector 600 may have energy according to their mass and velocity. In other words, the precursor ions PI may have a first energy, the fragment ions FI may have a second energy, and the heavy component NM may have a third energy. The ion reflector 600 may include a first grid 610 and a second grid 620. Alternatively, the ion reflector 600 may not include the first and second grids 610 and 620. When the ion reflector 600 includes the first and second grids 610 and 620, an electric field may be relatively accurately formed in the ion reflector 600, but the first and second grids 610 and 620 may be formed. The precursor ion (PI), the heavy element (NM), and the fragment ion (FI) collide with each other, resulting in loss. The first grid 610 may be provided at the front end of the ion reflector 600. The second grid 620 may be provided at the rear end of the ion reflector 600. Each of the first and second grids 610 and 620 may include openings through which the precursor ion (PI), the heavy component (NM), and the fragment ion (FI) can pass. Electrodes 630 may be provided between the first and second grids 610 and 620. Voltages may be applied to the first and second grids 610 and 620 and the electrodes 630. An electric field may be formed in the ion reflector 600 by applying a voltage to the first and second grids 610 and 620 and the electrodes 630. The electric field may be a linear electric field or a non-linear electric field.

이온 반사부(600) 안의 전기장을 통과하면서, 전하를 가지는 선구이온(PI)에 제1 전기력이 인가될 수 있고, 전하를 가지는 조각이온(FI)에 제2 전기력이 인가될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전기력은 선구이온(PI) 및 조각이온(FI)이 진행하는 방향의 반대 방향으로 인가될 수 있다. 제1 및 제2 전기력에 의해 선구이온(PI) 및 조각이온(FI)에 포텐셜 에너지가 작용할 수 있다. 중성분자(NM)는 전하를 가지지 않으므로, 전기장에 의해 전기력이 인가되지 않을 수 있다. While passing through the electric field in the ion reflector 600, the first electric force may be applied to the precursor ions PI having charge, and the second electric force may be applied to the fragment ions FI having charge. The first and second electric forces may be applied in opposite directions of the direction in which the precursor ion PI and the fragment ion FI travel. Potential energy may act on the precursor ions PI and fragment ions FI by the first and second electric forces. The intermediate component (NM) does not have an electric charge, so an electric force may not be applied by the electric field.

선구이온(PI)에 작용하는 최대 포텐셜 에너지는 선구이온(PI)의 제1 에너지보다 작을 수 있다. 따라서, 선구이온(PI)은 이온 반사부(600) 안의 전기장에 의해 진행방향이 영향을 받지 않을 수 있고, 이온 반사부(600)를 통과할 수 있다. 조각이온(FI)에 작용하는 최대 포텐셜 에너지는 조각이온(FI)의 제2 에너지보다 클 수 있다. 따라서, 조각이온(FI)은 이온 반사부(600) 안의 전기장에 의해 진행방향이 변할 수 있다. 최종적으로, 조각이온(FI)의 진행방향은 반대 방향으로 변경될 수 있다. 다시 말하면, 조각이온(FI)은 이온 반사부(600)에서 반사될 수 있다. 이온 반사부(600) 안에 적절한 크기의 전기장을 형성하여, 선구이온(PI)이 통과하고, 조각이온(FI)이 반사되도록 최대 포텐셜 에너지를 조절할 수 있다. 이에 대하여는, 도 2에 대한 설명에서 후술한다.The maximum potential energy acting on the progenitor ions PI may be smaller than the first energy of the progenitor ions PI. Therefore, the propagation direction of the precursor ions PI may not be affected by the electric field in the ion reflector 600, and may pass through the ion reflector 600. The maximum potential energy acting on the fragment ion FI may be greater than the second energy of the fragment ion FI. Therefore, the traveling direction of the fragment ion FI may be changed by the electric field in the ion reflector 600. Finally, the traveling direction of the fragment ion FI may be changed in the opposite direction. In other words, the fragment ion FI may be reflected by the ion reflector 600. By forming an electric field of an appropriate size in the ion reflector 600, the maximum potential energy can be adjusted so that the precursor ions PI pass and the fragment ions FI reflect. This will be described later in the description of FIG. 2.

선구이온(PI) 및 중성분자(NM)는 이온 반사부(600)를 통과할 수 있다. 이온 반사부(600)를 통과한 선구이온(PI) 및 중성분자(NM)는 선구이온 검출기(700)에 도달할 수 있다. 선구이온 검출기(700)에서 선구이온(PI) 및 중성분자(NM)의 비행시간을 이용하여, 선구이온(PI) 및 중성분자(NM)의 질량을 계산할 수 있다. 선구이온 검출기(700)는 계산된 선구이온(PI) 및 중성분자(NM)의 질량을 전기 신호로 변환하여 저장할 수 있다. 선구이온 검출기(700)는 전자 증배기를 포함할 수 있다. 조각이온(FI)은 이온 반사부(600)에서 반사되어, 다시 제2 비행시간 분리관(500)을 통과할 수 있다. 제2 비행시간 분리관(500)을 통과한 조각이온(FI)은 조각이온 검출기(800)에 도달할 수 있다. 조각이온 검출기(800)는 제2 비행시간 분리관(500) 및 제2 이온 가속부(400) 사이에 배치될 수 있다. 조각이온 검출기(800)에서 조각이온(FI)의 비행시간을 이용하여, 조각이온(FI)의 질량을 계산할 수 있다. 조각이온 검출기(800)는 계산된 조각이온(FI)의 질량을 전기신호로 변환하여 저장할 수 있다. 조각이온 검출기(800)는 전자 증배기를 포함할 수 있다. 선구이온 검출기(700) 및 조각이온 검출기(800)에 저장된 전기신호를 조합하여, 하나의 질량 스펙트럼이 출력될 수 있다. 상기 질량 스펙트럼은 선구이온(PI), 중성분자(NM) 및 조각이온(FI)의 질량을 나타낼 수 있다.The precursor ion (PI) and the heavy component (NM) may pass through the ion reflector 600. The progenitor ions (PI) and heavy elements (NM) that have passed through the ion reflector 600 may reach the progenitor ion detector 700. The mass of the precursors PI and the heavy component NM can be calculated by using the flight time of the precursors PI and the heavy component NM in the precursor ion detector 700. The progenitor detector 700 may convert and store the calculated mass of the progenitor ion (PI) and the heavy component (NM) into an electrical signal. The progenitor detector 700 may include an electron multiplier. Fragment ion (FI) is reflected from the ion reflector 600, may pass through the second flight time separation tube 500 again. Fragment ion (FI) passing through the second flight time separation tube 500 may reach the fragment ion detector 800. The fragment ion detector 800 may be disposed between the second flight time separation pipe 500 and the second ion accelerator 400. Using the flight time of the fragment ion (FI) in the fragment ion detector 800, the mass of the fragment ion (FI) can be calculated. The fragment ion detector 800 may convert and store the calculated mass of fragment ion FI into an electrical signal. The fragment ion detector 800 may include an electron multiplier. By combining the electrical signals stored in the precursor ion detector 700 and the fragment ion detector 800, one mass spectrum may be output. The mass spectrum may represent the mass of the precursor ions (PI), heavy elements (NM), and fragment ions (FI).

본 발명에 따른 비행시간 질량분석기는 선구이온 검출기(700)에서 선구이온(PI) 및 중성분자(NM)를 검출함과 동시에, 조각이온 검출기(800)에서 조각이온(FI)을 검출할 수 있다. 다시 말하면, 선구이온(PI), 중성분자(NM) 및 조각이온(FI)은 동시에 검출될 수 있다. 따라서, 짧은 시간 내에 질량 분석을 수행하여 시료(SP)에 포함된 분자를 규명할 수 있다.The time-of-flight mass spectrometer according to the present invention detects the precursor ion (PI) and the heavy element (NM) in the precursor ion detector 700, and at the same time detects the fragment ion (FI) in the fragment ion detector 800. . In other words, progenitor ions (PI), heavy elements (NM), and fragment ions (FI) can be detected simultaneously. Therefore, it is possible to identify the molecules contained in the sample SP by performing mass spectrometry within a short time.

위에서 설명된 선구이온(PI), 중성분자(NM) 조각이온(FI) 및 이온화원(S)의 평균 자유행로를 증가시키기 위해, 이온화부(100), 제1 이온 가속부(200), 제1 비행시간 분리관(300), 제2 이온 가속부(400), 제2 비행시간 분리관(500) 및 이온 반사부(600)는 상대적으로 고진공일 수 있다. 예를 들면, 압력이 10-10~10- 4Torr 이하일 수 있다. In order to increase the average free path of the precursor ion (PI), heavy component (NM) fragment ion (FI), and ionization source (S) described above, the ionization unit 100, the first ion acceleration unit 200, the first The first flight time separation tube 300, the second ion acceleration part 400, the second flight time separation tube 500, and the ion reflection part 600 may be relatively high vacuum. For example, the pressure is 10 -10 ~ 10 - 4 Torr or less.

도 2는 선구이온 및 조각이온의 에너지 및 이온 반사부의 최대 포텐셜 에너지를 설명하기 위한 에너지 개념도이다.2 is an energy conceptual diagram for explaining the energy of the precursor ions and fragment ions and the maximum potential energy of the ion reflector.

도 2를 참조하면, 선구이온(PI)이 가지는 제1 에너지(E1)는 이온 반사부의 최대 포텐셜 에너지(PE)보다 클 수 있다. 따라서, 선구이온(PI)은 이온 반사부의 포텐셜 장벽을 넘어, 이온 반사부를 통과할 수 있다. 조각이온(FI)이 가지는 제2 에너지(E2)는 이온 반사부의 최대 포텐셜 에너지(PE)보다 작을 수 있다. 따라서, 조각이온(FI)은 이온 반사부의 포텐셜 장벽에 부딪혀, 이온 반사부에서 반사될 수 있다.Referring to FIG. 2, the first energy E1 of the precursor ions PI may be greater than the maximum potential energy PE of the ion reflector. Accordingly, the precursor ions PI may cross the potential barrier of the ion reflector and pass through the ion reflector. The second energy E2 of the fragment ion FI may be smaller than the maximum potential energy PE of the ion reflector. Therefore, the fragment ions (FI) may hit the potential barrier of the ion reflector, and may be reflected by the ion reflector.

본 발명의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다. The above description of embodiments of the invention provides examples for the description of the invention. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes are possible within the technical spirit of the present invention, such as combining the above embodiments by a person skilled in the art. It is obvious.

Claims (14)

선구이온들(precursor ions)이 생성되는 이온화부;
상기 이온화부에서 생성된 상기 선구이온들을 가속하는 제1 이온 가속부;
상기 제1 이온 가속부를 통과한 상기 선구이온들이 등속도로 이동하는 제1 비행시간 분리관;
이온 분해원을 상기 제1 비행시간 분리관 내부로 방출하여 상기 선구이온들 중 일부를 중성분자 및 조각이온(fragment ion)으로 분해하는 이온 분해부;
상기 선구이온 및 상기 중성분자를 통과시키고, 상기 조각이온을 반사시키는 이온 반사부;
상기 선구이온 및 상기 중성분자를 검출하는 선구이온 검출기; 및
상기 조각이온을 검출하는 조각이온 검출기를 포함하되,
상기 이온 분해부는 상기 제1 비행시간 분리관에 인접하게 배치되는 질량 분석기.

An ionization unit in which precursor ions are generated;
A first ion accelerator for accelerating the precursor ions generated in the ionizer;
A first flight time separation tube through which the precursor ions passing through the first ion accelerator move at a constant speed;
An ion decomposition unit that releases an ion decomposition source into the first flight time separation tube to decompose some of the precursor ions into heavy elements and fragment ions;
An ion reflector passing through the precursor ions and the heavy component and reflecting the fragment ions;
A precursor ion detector that detects the precursor ion and the heavy component; And
A fragment ion detector for detecting the fragment ion,
The ion decomposition unit is a mass spectrometer disposed adjacent to the first flight time separation tube.

삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 선구이온 및 상기 조각이온을 가속하는 제2 이온 가속부; 및
상기 제2 이온 가속부를 통과한 상기 선구이온, 상기 중성분자 및 상기 조각이온이 등속도로 이동하는 제2 비행시간 분리관을 더 포함하는 질량 분석기.
According to claim 1,
A second ion accelerator that accelerates the precursor ions and the fragment ions; And
A mass spectrometer further comprising a second flight time separation tube through which the precursor ion, the heavy component, and the fragment ion passing through the second ion accelerator move at a constant speed.
제 1 항에 있어서,
상기 이온 반사부는 그 안에 전기장을 형성하는 질량 분석기.
According to claim 1,
The ion reflector is a mass spectrometer that forms an electric field therein.
제 4 항에 있어서,
상기 이온 반사부는 그리드를 포함하는 질량 분석기.
The method of claim 4,
The ion reflector is a mass spectrometer including a grid.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 선구이온 검출기 및 상기 조각이온 검출기 각각은 전자 증배기를 포함하는 질량 분석기.
According to claim 1,
Each of the precursor ion detector and the fragment ion detector mass spectrometer including an electron multiplier.
이온화부에서 선구이온들을 생성하는 단계;
상기 이온화부에서 생성된 상기 선구이온들을 가속하는 단계;
전기장의 영향을 받지 않는 제1 비행시간 분리관 내부에서, 가속된 상기 선구이온들을 등속도로 이동시키는 단계;
이온 분해부로부터 상기 제1 비행시간 분리관 내부를 향해 방출되는 이온 분해원을 등속도로 이동 중인 상기 선구이온들 중 일부와 충돌시켜 상기 선구이온들 중 일부를 중성분자 및 조각이온으로 분해하는 분해 단계;
이온 반사부에서 상기 선구이온 및 상기 중성분자를 통과시키고, 상기 조각이온을 반사시키는 통과 및 반사 단계; 및
선구이온 검출기에서 상기 선구이온 및 상기 중성분자를 검출하고, 조각이온 검출기에서 상기 조각이온을 검출하는 검출 단계를 포함하는 질량 분석 방법.
Generating precursor ions in the ionization unit;
Accelerating the precursor ions generated in the ionization unit;
Moving the accelerated precursor ions at a constant speed in a first flight time separation tube not affected by an electric field;
The decomposition step of decomposing a portion of the precursor ions into heavy elements and fragment ions by colliding with an ion decomposition source emitted from the ion decomposition unit toward the inside of the first flight time separation tube with some of the precursor ions moving at a constant velocity. ;
A pass and reflect step of passing the precursor ions and the heavy component in the ion reflector and reflecting the fragment ions; And
And detecting the precursor and the heavy component in a precursor ion detector, and detecting the fragment ion in a fragment ion detector.
제 8 항에 있어서,
상기 검출 단계는 상기 선구이온, 상기 중성분자 및 상기 조각이온을 동시에 검출하여, 상기 선구이온, 상기 중성분자 및 상기 조각이온 각각의 질량을 계산하고 분자를 규명하는 질량 분석 방법.
The method of claim 8,
The detecting step is a mass spectrometry method for simultaneously detecting the precursor ions, the heavy component and the fragment ions, calculating the mass of each of the precursor ions, the heavy component and the fragment ions, and identifying molecules.
제 8 항에 있어서,
상기 통과 및 반사 단계는 상기 이온 반사부에 전기장을 형성하는 것을 포함하는 질량 분석 방법.
The method of claim 8,
The passing and reflecting steps include forming an electric field in the ion reflector.
제 10 항에 있어서,
상기 통과 및 반사 단계는 상기 전기장에 의해 상기 조각이온이 반사되는 것을 포함하는 질량 분석 방법.
The method of claim 10,
The step of passing and reflecting includes the step of reflecting the fragment ions by the electric field.
삭제delete 제 8 항에 있어서,
상기 이온 분해원은 레이저 또는 전자빔인 질량 분석 방법.
The method of claim 8,
The ion decomposition source is a laser or electron beam mass spectrometry method.
제 8 항에 있어서,
상기 선구이온들을 생성하는 단계는 상기 이온화부 상에 시료를 제공하는 것, 및 상기 시료에 이온화원은 주입하는 것을 포함하는 질량 분석 방법.
The method of claim 8,
The step of generating the precursor ions comprises providing a sample on the ionization unit, and injecting an ionization source into the sample.
KR1020180097507A 2018-08-21 2018-08-21 Time of flight mass spectrometer and driving method thereof KR102088824B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180097507A KR102088824B1 (en) 2018-08-21 2018-08-21 Time of flight mass spectrometer and driving method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180097507A KR102088824B1 (en) 2018-08-21 2018-08-21 Time of flight mass spectrometer and driving method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200021753A KR20200021753A (en) 2020-03-02
KR102088824B1 true KR102088824B1 (en) 2020-03-17

Family

ID=69805538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180097507A KR102088824B1 (en) 2018-08-21 2018-08-21 Time of flight mass spectrometer and driving method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102088824B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102336940B1 (en) * 2020-08-03 2021-12-09 한국기초과학지원연구원 A defect detection method and system for deposited materials

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002529887A (en) 1998-09-25 2002-09-10 オレゴン州 Tandem time-of-flight mass spectrometer

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040034252A (en) * 2002-10-21 2004-04-28 삼성전자주식회사 Matrix assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry
KR101087079B1 (en) * 2009-03-27 2011-11-25 서울대학교산학협력단 Multiplexed ms3 mass spectrometer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002529887A (en) 1998-09-25 2002-09-10 オレゴン州 Tandem time-of-flight mass spectrometer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102336940B1 (en) * 2020-08-03 2021-12-09 한국기초과학지원연구원 A defect detection method and system for deposited materials

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200021753A (en) 2020-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5117107A (en) Mass spectrometer
US20200152441A1 (en) Orthogonal acceleration time-of-flight mass spectrometry
JP4877327B2 (en) Mass spectrometer
JP6237908B2 (en) Time-of-flight mass spectrometer
JP4922900B2 (en) Vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer
US10014168B2 (en) Ion guiding device and ion guiding method
US8754367B2 (en) Orthogonal acceleration time-of-flight spectrometer having steady potential and variable potential transport regions
JP2011210698A (en) Tandem time-of-flight mass spectrometer
JP6544430B2 (en) Mass spectrometer
US5898173A (en) High resolution ion detection for linear time-of-flight mass spectrometers
WO2016042632A1 (en) Time-of-flight mass spectrometer
KR102088824B1 (en) Time of flight mass spectrometer and driving method thereof
JP5299476B2 (en) Mass spectrometer and ion guide
RU2658293C1 (en) Time-of-flight plasma ion spectrometer
KR100691404B1 (en) Non-linear ion post-focusing apparatus and mass spectrometer which uses the apparatus
JP3741567B2 (en) Vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer
JP5243977B2 (en) Vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer
US6806467B1 (en) Continuous time-of-flight ion mass spectrometer
JP2006322776A (en) Time-of-flight mass spectrometer
JP5069158B2 (en) Tandem time-of-flight mass spectrometer
WO2016021056A1 (en) Time-of-flight type mass spectrometry device
JP6881679B2 (en) Time-of-flight mass spectrometer
KR20230086897A (en) Time-Of-Flight Mass Spectrometer Including All-in-one Ion Optics
JP2000323089A (en) Time-of-flight mass spectrometer
Lork et al. An ion optical system for the detection of charged fragments with high acceptance in a time-of-flight mass spectrometer

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant