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JP3148264B2 - Quadrupole mass spectrometer - Google Patents

Quadrupole mass spectrometer

Info

Publication number
JP3148264B2
JP3148264B2 JP03595191A JP3595191A JP3148264B2 JP 3148264 B2 JP3148264 B2 JP 3148264B2 JP 03595191 A JP03595191 A JP 03595191A JP 3595191 A JP3595191 A JP 3595191A JP 3148264 B2 JP3148264 B2 JP 3148264B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
quadrupole mass
filter
ions
quadrupole
mass
Prior art date
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JP03595191A
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Japanese (ja)
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JPH0536376A (en
Inventor
健一 阪田
寿文 松崎
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.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34Dynamic spectrometers
    • H01J49/42Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons
    • H01J49/4205Device types
    • H01J49/421Mass filters, i.e. deviating unwanted ions without trapping
    • H01J49/4215Quadrupole mass filters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高周波誘導結合プラズ
マ分析装置などに使用され四重極マスフィルタを構成す
る四重極ロッドを有する四重極質量分析計に関し、特
に、低質量側の干渉を無くすることにより低質量領域で
高い分解能が得られるようにした四重極質量分析計に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quadrupole mass spectrometer having a quadrupole rod used in a high frequency inductively coupled plasma analyzer and constituting a quadrupole mass filter. The present invention relates to a quadrupole mass spectrometer in which high resolution can be obtained in a low mass region by eliminating.

【0002】[0002]

【従来の技術】四重極質量分析計を用いた高周波誘導結
合プラズマ分析装置は、一般に、プラズマト―チの外室
と最外室にガス調節器を介してアルゴンガス供給源から
アルゴンガスが供給され、内室には試料導入装置から試
料(分析対象)が搬入されるようになっている。また、
プラズマト―チに巻回された高周波誘導コイルには高周
波電源によって高周波電流が流され、該コイルの周囲に
高周波磁界が形成される。この状態で、上記高周波磁界
の近傍でアルゴンガス中に電子かイオンが植え付けられ
ると、該高周波磁界の作用によって瞬時に高周波誘導結
合プラズマが生ずる。
2. Description of the Related Art A high-frequency inductively coupled plasma analyzer using a quadrupole mass spectrometer generally has an argon gas supplied from an argon gas supply source via a gas controller to an outer chamber and an outermost chamber of a plasma torch. The sample is supplied, and a sample (analysis target) is carried into the inner chamber from the sample introduction device. Also,
A high-frequency current flows through a high-frequency induction coil wound around the plasma torch, and a high-frequency magnetic field is formed around the coil. In this state, when electrons or ions are implanted in the argon gas in the vicinity of the high-frequency magnetic field, a high-frequency inductively coupled plasma is instantaneously generated by the action of the high-frequency magnetic field.

【0003】更に、ノズルとスキマ―に挟まれたフォア
チャンバ―本体内は、真空ポンプによって吸引されてい
る。また、センタ―チャンバ―内には、引出し電極,ア
パ―チャ―レンズ,四重極レンズ,アパ―チャ―,及び
エントランスレンズが設けられると共に、該センタ―チ
ャンバ―の内部は第1油拡散ポンプによって吸引され、
四重極マスフィルタを収容しているリアチャンバ―内は
第2油拡散ポンプによって吸引されている。
Further, the inside of the fore-chamber body sandwiched between the nozzle and the skimmer is sucked by a vacuum pump. An extraction electrode, an aperture lens, a quadrupole lens, an aperture, and an entrance lens are provided in the center chamber, and the inside of the center chamber is a first oil diffusion pump. It is sucked argument by the,
Rear chamber housing the quadrupole mass filter - in is Aspirate by the second oil diffusion pump.

【0004】この状態で、高周波誘導結合プラズマ中に
上述のようにして気化された試料が導入され、イオン化
や発光が行われる。該プラズマ内のイオンは、ノズルや
スキマ―を経由してのち引出し電極の間とイオンレンズ
系の間を通って収束され、四重極マスフィルタに導入さ
れる。
In this state, the sample vaporized as described above is introduced into the high-frequency inductively coupled plasma, and ionization and light emission are performed. The ions in the plasma are converged after passing through a nozzle or a skimmer, between extraction electrodes and an ion lens system, and are introduced into a quadrupole mass filter.

【0005】このようにして四重極マスフィルタに入っ
たイオンのうち目的の質量電荷比のイオンだけが、四重
極マスフィルタを通過し二次電子増倍管に導かれて検出
される。この検出信号が信号処理部に送出されて演算・
処理されることによって、前記試料中の被測定元素分析
値が求められるようになっている。また、上記四重極マ
スフィルタを構成する四重極ロッドにおいてはファ―ス
トリ―ジョンと呼ばれる安定領域を利用してマススペク
トルが得られるようになっている。
[0005] Among the ions entering the quadrupole mass filter in this way, only the ions having the desired mass-to-charge ratio pass through the quadrupole mass filter and are guided to the secondary electron multiplier to be detected. This detection signal is sent to the signal processing unit for calculation and
By performing the processing, an analysis value of the element to be measured in the sample is obtained. Further, in the quadrupole rod constituting the quadrupole mass filter, a mass spectrum can be obtained by utilizing a stable region called a first region.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする問題点】然しながら、上記従
来例においては、分解能がM/(ΔM)=2M即ち0.
5程度しか得られず、それ以上の分解能を上げることが
困難となっていた。また、四重極の別の安定領域でセカ
ンドリ―ジョンと呼ばれる領域を利用してマススペクト
ルを得れば分解能が大巾に改善されることが知られてい
るものの、質量数238のウランイオン(即ち、
238 U)が多く含まれていると質量数28.7以下のイ
オン(例えば、ヘリウム,リチウム,ベリリウム,ホウ
素,炭素,窒素,酸素,弗素,ニオブ,マグネシウム,
アルミニウム,シリコンの各イオン)が測定できないと
いう欠点があった。
However, in the above conventional example, however, the resolution is M / (ΔM) = 2M, that is, 0.
Only about 5 was obtained, and it was difficult to further increase the resolution. Although it is known that the resolution can be greatly improved if a mass spectrum is obtained by using a region called a second region in another stable region of the quadrupole, uranium ions having a mass number of 238 ( That is,
238 U), ions having a mass number of 28.7 or less (eg, helium, lithium, beryllium, boron, carbon, nitrogen, oxygen, fluorine, niobium, magnesium,
Aluminum and silicon ions).

【0007】本発明は、かかる状況に鑑みてなされもの
であり、その課題は、試料中に共存する高質量数のイオ
ンによる妨害を受けることなく低質量数のイオンを正確
に測定できるようにした四重極質量分析計を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to make it possible to accurately measure low mass ions without being disturbed by high mass ions coexisting in a sample. It is to provide a quadrupole mass spectrometer.

【0008】[0008]

【問題点を解決するための手段】本発明は、イオン源
ら導かれたイオンを四重極マスフィルタを通過させ、前
記イオンの成分を分析する四重極質量分析計において、
該四重極マスフィルタを直列に2段設け、前段の(第
1)四重極マスフィルタをファーストリージョン用フィ
ルタ、後段の(第2)四重極マスフィルタをセカンドリ
ージョン用フィルタとして構成することによって前記課
題を解決したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an ion source .
Pass the ions introduced through the quadrupole mass filter
In a quadrupole mass spectrometer for analyzing the components of the ions,
The quadrupole mass filter is provided in two stages in series, and
1) Connect the quadrupole mass filter to the first region filter.
Luta uses second (second) quadrupole mass filter in second stage
This problem has been solved by forming the filter as a version filter .

【0009】[0009]

【作用】本発明は次のように作用する。即ち、イオン源
1から導かれたイオンを、第1イオンレンズ2で収束さ
せてのち第1四重極マスフィルタ3を通過させ、その
後、第2イオンレンズ4で収束させてのち第2四重極マ
スフィルタ5を通過させる。第1四重極マスフィルタ3
を通過することによって質量数238のUがスペクトル
から除去されるため、かかるウランイオンの妨害を受け
ることなく質量数23のナトリウムイオンが正確に測定
できるようになる。
The present invention operates as follows. That is, the ions guided from the ion source 1 are converged by the first ion lens 2, passed through the first quadrupole mass filter 3, and then converged by the second ion lens 4, and then second quadrupole. Pass through the polar mass filter 5. First quadrupole mass filter 3
, U of mass number 238 is removed from the spectrum, so that sodium ions of mass number 23 can be measured accurately without being disturbed by such uranium ions.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明について図を用いて詳細に説明
する。図1は本発明実施例の要部構成説明図であり、図
中、1は高周波誘導結合プラズマあるいは電子型イオン
源でなるイオン源、2は第1のイオンレンズ、3は第1
の四重極マスフィルタ、4は第2のイオンレンズ、5は
第2四重極マスフィルタ、6aはファ―ストリ―ジョン
用四重極マスフィルタ電源、6bはセカンドリ―ジョン
用四重極マスフィルタ電源、7は二次電子増倍管でなる
検出器である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view of a main part configuration of an embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes an ion source composed of a high-frequency inductively coupled plasma or an electronic ion source;
4, a second ion lens, 5 a second quadrupole mass filter, 6 a a quadrupole mass filter power source for fast storage, 6 b a quadrupole mass filter for second The filter power supply 7 is a detector composed of a secondary electron multiplier.

【0011】また、図2は四重極マスフィルタのイオン
通過領域を示す図であり、図中、(1)は第1四重極マ
スフィルタのイオン通過領域を示し、(2)は第2四重
極マスフィルタのイオン通過領域を示している。また、
図2において、横軸は質量数(amu)を示すと共に、
Aは低質量領域に表われたバンドパスフィルタの部分、
Bは質量数238の箇所、Cは質量数23付近の狭いバ
ンドパス領域、Dは高質量領域に表われたハイパスフィ
タの部分をそれぞれ示している。
FIG. 2 is a view showing an ion passage area of the quadrupole mass filter. In FIG. 2, (1) shows the ion passage area of the first quadrupole mass filter, and (2) shows the ion passage area of the second quadrupole mass filter. 3 shows an ion passage area of a quadrupole mass filter. Also,
In FIG. 2, the horizontal axis represents the mass number (amu),
A is a part of the band-pass filter shown in the low mass region,
B indicates a portion having a mass number of 238, C indicates a narrow bandpass region near a mass number of 23, and D indicates a portion of the high-pass filter shown in a high mass region.

【0012】このような要部構成からなる本発明の実施
例において、第1四重極マスフィルタ3にはファ―スト
リ―ジョン用四重極マスフィルタ電源6aから駆動電圧
が印加され、第2四重極マスフィルタ5にはセカンド
―ジョン用四重極マスフィルタ電源6bから駆動電圧が
印加される。この状態で、イオン源1から導かれたイオ
ンは、第1イオンレンズ2で収束されてのち第1四重極
マスフィルタ3を通過し、図2(1)に示すような質量
範囲のスペクトルを与える。即ち、低質量領域に表われ
たバンドパスフィルタの部分Aが表われるようなスペク
トルを与える。
In the embodiment of the present invention having such a main part configuration, a driving voltage is applied to the first quadrupole mass filter 3 from the power supply 6a for the quadrupole mass filter for fast positioning. the quadrupole mass filter 5 second Li - driving voltage from John for quadrupole mass filter power supply 6b is applied. In this state, the ions guided from the ion source 1 are converged by the first ion lens 2 and then pass through the first quadrupole mass filter 3 to obtain a spectrum in a mass range as shown in FIG. give. That is, the spectrum is given such that the part A of the bandpass filter appearing in the low mass region appears.

【0013】一方、第1四重極マスフィルタ3を除去し
た場合、イオン源1から導かれたイオンは、第1及び第
2イオンレンズ2,4で収束されてのち第2四重極マス
フィルタ5を通過し、図2()に示すようなスペクト
ルを与える。即ち、ハイパスフィルタとして働く高質量
側のファ―ストリ―ジョンのスペクトルとバンドパスフ
ィルタとして働くセカンドリ―ジョンの低質量側スペク
トルが重なって表われてくる。このため、質量数238
のウランイオンと質量数23のナトリウムイオンが含ま
れている試料を分析対象として質量数23のナトリウム
イオンを測定する場合には、前述のように質量数238
のウランイオンが測定妨害成分となる。
On the other hand, when the first quadrupole mass filter 3 is removed, the ions guided from the ion source 1 are converged by the first and second ion lenses 2 and 4 and then converged by the second quadrupole mass filter 3. 5 passes through, giving the spectrum shown in FIG. 2 (2). That is, the spectrum of the fast mass on the high mass side serving as a high-pass filter and the spectrum of the second mass on the low mass side serving as a band-pass filter overlap each other. Therefore, the mass number 238
When measuring a sodium ion having a mass number of 23 by using a sample containing uranium ions having a mass number of 23 and a sodium ion having a mass number of 23 as an analysis target, as described above,
Of uranium ion becomes a measurement interference component.

【0014】しかし、第1イオンレンズ2で収束させて
のち第1四重極マスフィルタ3を通過させ、その後、第
2イオンレンズ4で収束させてのち第2四重極マスフィ
ルタ5を通過させると、第1四重極マスフィルタ3を通
過することによって質量数238のウランイオンが除去
されるため、かかるウランイオンの妨害を受けることな
く質量数23のナトリウムイオンが正確に測定できるよ
うになる。尚、本発明は上述の実施例に限定されること
なく種々の変形が可能であり、例えば、第1四重極マス
フィルタ3として磁場型フィルタやウィ―ンフィルタ等
を用いても良い。
However, after being converged by the first ion lens 2, it passes through the first quadrupole mass filter 3, and then converged by the second ion lens 4, and then passes through the second quadrupole mass filter 5. Then, the uranium ions having the mass number of 238 are removed by passing through the first quadrupole mass filter 3, so that the sodium ions having the mass number of 23 can be accurately measured without being hindered by the uranium ions. . The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, a magnetic field type filter, a Wien filter, or the like may be used as the first quadrupole mass filter 3.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上詳しく説明したような本発明によれ
ば、四重極質量分析計において、イオン源と、該イオン
源から導かれたイオンを収束する第1のイオンレンズ
と、第1の四重極マスフィルタと、該第1四重極マスフ
ィルタを通過したイオンを収束する第2のイオンレンズ
と、第2四重極マスフィルタとを設け、第1イオンレン
ズで収束されたイオンが第1四重極マスフィルタを通過
し、その後、第2イオンレンズで収束されてのち第2四
重極マスフィルタを通過するように構成した。このた
め、試料中にに共存する高質量数のイオンによる妨害を
受けることなく低質量数のイオンを正確に測定できるよ
うにした四重極質量分析計が実現する。
According to the present invention as described in detail above, in a quadrupole mass spectrometer, an ion source, a first ion lens for converging ions guided from the ion source, a first ion lens, A quadrupole mass filter, a second ion lens that converges ions passing through the first quadrupole mass filter, and a second quadrupole mass filter, wherein the ions converged by the first ion lens are provided. After passing through the first quadrupole mass filter, the light was converged by the second ion lens and then passed through the second quadrupole mass filter. Therefore, a quadrupole mass spectrometer capable of accurately measuring low mass ions without being disturbed by high mass ions coexisting in the sample is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明実施例の要部ブロック回路図である。FIG. 1 is a main part block circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明実施例の動作を説明するための特性曲線
図である。
FIG. 2 is a characteristic curve diagram for explaining the operation of the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 イオン源 2,4 イオンレンズ 3,5 四重極マスフィルタ 6a,6b 四重極マスフィルタ電源 7 検出用コンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ion source 2, 4 Ion lens 3, 5 Quadrupole mass filter 6a, 6b Quadrupole mass filter power supply 7 Computer for detection

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】イオン源から導かれたイオンを四重極マス
フィルタを通過させ、前記イオンの成分を分析する四重
極質量分析計において、該四重極マスフィルタを直列に
2段設け、前段の四重極マスフィルタをファーストリー
ジョン用フィルタ、後段の四重極マスフィルタをセカン
ドリージョン用フィルタとして構成したことを特徴とす
る四重極質量分析計
1. The method according to claim 1, wherein the ions derived from the ion source are converted to a quadrupole mass.
Quadruple passing through a filter and analyzing the components of the ions
In a polar mass spectrometer, the quadrupole mass filters are connected in series.
Two stages, the first quadrupole mass filter
John filter, subsequent quadrupole mass filter
A quadrupole mass spectrometer characterized as being configured as a drainage filter
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