JPH05303956A - プラズマイオン化質量分析装置 - Google Patents
プラズマイオン化質量分析装置Info
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- JPH05303956A JPH05303956A JP4107573A JP10757392A JPH05303956A JP H05303956 A JPH05303956 A JP H05303956A JP 4107573 A JP4107573 A JP 4107573A JP 10757392 A JP10757392 A JP 10757392A JP H05303956 A JPH05303956 A JP H05303956A
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- JP
- Japan
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- ion
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- light
- lens system
- ions
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- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 13
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
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- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
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Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマイオン化質量分析装置において、バ
ックグラウンドの成因となる光が質量分析計に入射する
のを防ぐとともに、イオンの導入効率を高め、これによ
って、従来よりもＳ／Ｎ比を向上させる。 【構成】 レンズ系１０を構成するレンズ電極１０ａ
に、イオン収束用の電圧を印加する電圧印加手段１５を
接続し、レンズ系１０内のイオン通過軸上には、プラズ
マトーチ１からの光を遮断する遮光板１４を配置し、こ
の遮光板１４にイオン軌道変更電圧印加手段１６を接続
し、この電圧印加手段１６によって遮光板１４の周囲に
電界分布を発生させ、この電界分布によってレンズ系１
０に入射してくるイオンをこの遮光板１４の周囲を迂回
して進行させる。
ックグラウンドの成因となる光が質量分析計に入射する
のを防ぐとともに、イオンの導入効率を高め、これによ
って、従来よりもＳ／Ｎ比を向上させる。 【構成】 レンズ系１０を構成するレンズ電極１０ａ
に、イオン収束用の電圧を印加する電圧印加手段１５を
接続し、レンズ系１０内のイオン通過軸上には、プラズ
マトーチ１からの光を遮断する遮光板１４を配置し、こ
の遮光板１４にイオン軌道変更電圧印加手段１６を接続
し、この電圧印加手段１６によって遮光板１４の周囲に
電界分布を発生させ、この電界分布によってレンズ系１
０に入射してくるイオンをこの遮光板１４の周囲を迂回
して進行させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料をプラズマにより
イオン化して質量分析を行うプラズマイオン化質量分析
装置に関する。
イオン化して質量分析を行うプラズマイオン化質量分析
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種のプラズマイオン化質量
分析装置として代表的なものに、誘導結合プラズマ質量
分析装置（以下、ＩＣＰ／ＭＳという）がある。このＩ
ＣＰ／ＭＳでは、プラズマトーチの誘導コイルに高周波
電流を流して試料をプラズマ化し、これにより生成され
たイオンをサンプリング用のインターフェイスを通過さ
せて差動排気室内に導入する。そして、差動排気室内に
配置された円筒状のイオン引出電極でイオンを後方に向
けて引き出し、この引き出されたイオンをレンズ系を用
いて質量分析計の入口に収束させた後、質量分析計で質
量分離を行うものであり、検出感度が高いために微量分
析が可能で、また、同位体の分析などにも適している等
の利点を有する。
分析装置として代表的なものに、誘導結合プラズマ質量
分析装置（以下、ＩＣＰ／ＭＳという）がある。このＩ
ＣＰ／ＭＳでは、プラズマトーチの誘導コイルに高周波
電流を流して試料をプラズマ化し、これにより生成され
たイオンをサンプリング用のインターフェイスを通過さ
せて差動排気室内に導入する。そして、差動排気室内に
配置された円筒状のイオン引出電極でイオンを後方に向
けて引き出し、この引き出されたイオンをレンズ系を用
いて質量分析計の入口に収束させた後、質量分析計で質
量分離を行うものであり、検出感度が高いために微量分
析が可能で、また、同位体の分析などにも適している等
の利点を有する。
【０００３】ところで、このＩＣＰ／ＭＳにおいて、試
料の濃度がppb以下の場合でも測定可能な高い検出感度
を維持するためには、信号強度を低下させることなく、
マススペクトル上に現れるバックグラウンドを除く必要
がある。このバックグラウンドの成因には、プラズマか
らイオンと共に質量分析計に入射してくる光の影響があ
る。そのため、従来のＩＣＰ／ＭＳでは、レンズ系の光
軸上に遮光板を配置してプラズマトーチからの光を遮断
し、遮光板の周囲を通過したイオンのみをレンズ系で収
束させる構成が採られている。
料の濃度がppb以下の場合でも測定可能な高い検出感度
を維持するためには、信号強度を低下させることなく、
マススペクトル上に現れるバックグラウンドを除く必要
がある。このバックグラウンドの成因には、プラズマか
らイオンと共に質量分析計に入射してくる光の影響があ
る。そのため、従来のＩＣＰ／ＭＳでは、レンズ系の光
軸上に遮光板を配置してプラズマトーチからの光を遮断
し、遮光板の周囲を通過したイオンのみをレンズ系で収
束させる構成が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上記構成においては、プラズマトーチからの光の影響は
遮光板で除くことができるものの、この遮光板が逆にイ
オンの質量分析計への導入効率を低下させる要因となっ
ていた。
上記構成においては、プラズマトーチからの光の影響は
遮光板で除くことができるものの、この遮光板が逆にイ
オンの質量分析計への導入効率を低下させる要因となっ
ていた。
【０００５】すなわち、従来のものでは、遮光板はレン
ズ系と同電位に設定されているため、イオンの通過軌道
は何等変化しない。したがって、イオン引出電極側から
遮光板を見た場合に、遮光板の外周縁よりも小さい立体
角の範囲内に含まれるイオンは遮光板に遮られて通過す
ることができず、遮光板に衝突して散乱を起こす。この
ため、質量分析計に対するイオンの入射効率が悪くなる
だけでなく、遮光板に衝突して散乱したイオンがノイズ
の原因となる等の不具合を生じていた。
ズ系と同電位に設定されているため、イオンの通過軌道
は何等変化しない。したがって、イオン引出電極側から
遮光板を見た場合に、遮光板の外周縁よりも小さい立体
角の範囲内に含まれるイオンは遮光板に遮られて通過す
ることができず、遮光板に衝突して散乱を起こす。この
ため、質量分析計に対するイオンの入射効率が悪くなる
だけでなく、遮光板に衝突して散乱したイオンがノイズ
の原因となる等の不具合を生じていた。
【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、バックグラウンドの成因となる光を遮断す
るとともに、質量分析計へのイオンの導入効率を高め、
これによって、従来よりも一層Ｓ／Ｎ比を向上させるこ
とを課題とする。
れたもので、バックグラウンドの成因となる光を遮断す
るとともに、質量分析計へのイオンの導入効率を高め、
これによって、従来よりも一層Ｓ／Ｎ比を向上させるこ
とを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために、プラズマトーチで発生されるイオン
を質量分析計に向けて引き出すイオン引出電極と、この
イオン引出電極で引き出されたイオンを質量分析計の入
口に収束させる複数のレンズ電極からなるレンズ系とを
有し、このイオン引き出し電極とレンズ系とが、プラズ
マトーチと質量分析計との間にそれぞれのイオン通過軸
を共に実質的に一致させた状態でこの記載順序で順次に
設けられており、かつ、このレンズ系を構成する各レン
ズ電極には、イオン収束用の電圧を印加するイオン収束
用電圧印加手段が接続され、またレンズ系内の前記イオ
ン通過軸上には、プラズマトーチからの光を遮断する遮
光板が配置されているプラズマイオン化質量分析装置に
おいて、次の構成を採る。
を解決するために、プラズマトーチで発生されるイオン
を質量分析計に向けて引き出すイオン引出電極と、この
イオン引出電極で引き出されたイオンを質量分析計の入
口に収束させる複数のレンズ電極からなるレンズ系とを
有し、このイオン引き出し電極とレンズ系とが、プラズ
マトーチと質量分析計との間にそれぞれのイオン通過軸
を共に実質的に一致させた状態でこの記載順序で順次に
設けられており、かつ、このレンズ系を構成する各レン
ズ電極には、イオン収束用の電圧を印加するイオン収束
用電圧印加手段が接続され、またレンズ系内の前記イオ
ン通過軸上には、プラズマトーチからの光を遮断する遮
光板が配置されているプラズマイオン化質量分析装置に
おいて、次の構成を採る。
【０００８】すなわち、本発明では、遮光板に対して、
レンズ系に入射してくるイオンをこの遮光板の周囲を迂
回して進行させる電界分布を当該遮光板の周囲に発生さ
せるイオン軌道変更電圧を印加するイオン軌道変更電圧
印加手段を設けたことを特徴としている。
レンズ系に入射してくるイオンをこの遮光板の周囲を迂
回して進行させる電界分布を当該遮光板の周囲に発生さ
せるイオン軌道変更電圧を印加するイオン軌道変更電圧
印加手段を設けたことを特徴としている。
【０００９】
【作用】上記構成においては、イオン軌道変更電圧印加
手段によって、遮光板の周囲には、レンズ系に入射して
くるイオンをこの遮光板の周囲を迂回して進行させる電
界分布が発生されているので、イオン引出電極側から遮
光板を見た場合に、遮光板の外周縁よりも小さい立体角
の範囲内に含まれるイオンであっても、その軌道が変え
られて遮光板を避けて通過することができ、イオンが遮
光板に衝突して散乱を起こす確立も少なくなる。その結
果、Ｓ／Ｎ比が向上する。
手段によって、遮光板の周囲には、レンズ系に入射して
くるイオンをこの遮光板の周囲を迂回して進行させる電
界分布が発生されているので、イオン引出電極側から遮
光板を見た場合に、遮光板の外周縁よりも小さい立体角
の範囲内に含まれるイオンであっても、その軌道が変え
られて遮光板を避けて通過することができ、イオンが遮
光板に衝突して散乱を起こす確立も少なくなる。その結
果、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００１０】
【実施例】図１は、本発明をＩＣＰ／ＭＳに適用した場
合の構成図である。
合の構成図である。
【００１１】同図において、１はプラズマトーチ、２は
誘導コイル、４はインターフェイス、７はこのインター
フェイス４に連設された差動排気室である。インターフ
ェイス４は、サンプリングコーン５およびスキマー６か
らなり、それぞれには、共通するイオン通過軸Ｏ上にオ
リフィス５ａ、６ａが形成されている。そして、サンプ
リングコーン５とスキマー６との間はロータリポンプ等
で排気されている。また、差動排気室７は、拡散ポンプ
等で真空排気されており、この差動排気室７内には、サ
ンプリングコーン５とスキマー６の各々のオリフィス５
ａ、６ａを通過したイオンを後述の質量分析計１３に向
けて引き出すイオン引出電極９と、このイオン引出電極
９で引き出されたイオンを質量分析計１３の入口１３a
に収束させるレンズ系１０とが上記のイオン通過軸Ｏに
それぞれ一致させて順次設けられている。このレンズ系
１０は、３分割された円筒状の各レンズ電極１０a，１
０b，１０cで構成されており、レンズ系１０の初段のレ
ンズ電極１０a内に位置するイオン通過軸Ｏ上に、プラ
ズマトーチ１からの光を遮断する円盤状の遮光板１４が
イオン通過軸Ｏと同心に配置されている。
誘導コイル、４はインターフェイス、７はこのインター
フェイス４に連設された差動排気室である。インターフ
ェイス４は、サンプリングコーン５およびスキマー６か
らなり、それぞれには、共通するイオン通過軸Ｏ上にオ
リフィス５ａ、６ａが形成されている。そして、サンプ
リングコーン５とスキマー６との間はロータリポンプ等
で排気されている。また、差動排気室７は、拡散ポンプ
等で真空排気されており、この差動排気室７内には、サ
ンプリングコーン５とスキマー６の各々のオリフィス５
ａ、６ａを通過したイオンを後述の質量分析計１３に向
けて引き出すイオン引出電極９と、このイオン引出電極
９で引き出されたイオンを質量分析計１３の入口１３a
に収束させるレンズ系１０とが上記のイオン通過軸Ｏに
それぞれ一致させて順次設けられている。このレンズ系
１０は、３分割された円筒状の各レンズ電極１０a，１
０b，１０cで構成されており、レンズ系１０の初段のレ
ンズ電極１０a内に位置するイオン通過軸Ｏ上に、プラ
ズマトーチ１からの光を遮断する円盤状の遮光板１４が
イオン通過軸Ｏと同心に配置されている。
【００１２】また、上記のレンズ系１０を構成する各レ
ンズ電極１０a〜１０cには、イオン収束用の電圧を印加
するイオン収束用電圧印加手段１５が接続されている。
このイオン収束用電圧印加手段１５は、本例では、直流
電源Ｅと、分圧抵抗Ｒ2〜Ｒ5からなる一方、 遮光板１
４に対しては、レンズ系１０に入射してくるイオンをこ
の遮光板１４の周囲を迂回して進行させる電界分布を当
該遮光板１４の周囲に発生させるイオン軌道変更電圧を
印加するイオン軌道変更電圧印加手段１６が接続されて
いる。このイオン軌道変更電圧印加手段１６は、上記の
直流電源Ｅと、分圧抵抗Ｒ0，Ｒ1とからなる。そして、
初段の電極１０aに加わる収束用の電圧を−Ｖaとする
と、遮光板１４には、この電圧−Ｖaとは異なる値をも
つイオン軌道変更用の電圧−Ｖ0が印加されるように、
抵抗Ｒ1の値が調整されている。
ンズ電極１０a〜１０cには、イオン収束用の電圧を印加
するイオン収束用電圧印加手段１５が接続されている。
このイオン収束用電圧印加手段１５は、本例では、直流
電源Ｅと、分圧抵抗Ｒ2〜Ｒ5からなる一方、 遮光板１
４に対しては、レンズ系１０に入射してくるイオンをこ
の遮光板１４の周囲を迂回して進行させる電界分布を当
該遮光板１４の周囲に発生させるイオン軌道変更電圧を
印加するイオン軌道変更電圧印加手段１６が接続されて
いる。このイオン軌道変更電圧印加手段１６は、上記の
直流電源Ｅと、分圧抵抗Ｒ0，Ｒ1とからなる。そして、
初段の電極１０aに加わる収束用の電圧を−Ｖaとする
と、遮光板１４には、この電圧−Ｖaとは異なる値をも
つイオン軌道変更用の電圧−Ｖ0が印加されるように、
抵抗Ｒ1の値が調整されている。
【００１３】1２は差動排気室７に連設された真空室
で、拡散ポンプ等で真空排気されており、この真空室１
２内に四重極型の質量分析計１３が配置されている。
で、拡散ポンプ等で真空排気されており、この真空室１
２内に四重極型の質量分析計１３が配置されている。
【００１４】次に、上記構成を有するＩＣＰ／ＭＳの作
用について説明する。
用について説明する。
【００１５】プラズマトーチ１の誘導コイル２に高周波
電流を流して試料をプラズマ化すると、これによりイオ
ンと光がそれぞれ発生する。イオンと光は、インターフ
ェイス４のサンプリングコーン５およびスキマー６の各
オリフィス５ａ，６ａをそれぞれ通過する。そして、イ
オンは、イオン引出電極９で一旦収束された後、再び発
散してレンズ系１０に向かう。また、プラズマトーチ１
からの光は、イオン引出電極９をそのまま通過してレン
ズ系１０に向かう。しかし、光は、遮光板１４で遮断さ
れるために、レンズ系１０を通過しない。
電流を流して試料をプラズマ化すると、これによりイオ
ンと光がそれぞれ発生する。イオンと光は、インターフ
ェイス４のサンプリングコーン５およびスキマー６の各
オリフィス５ａ，６ａをそれぞれ通過する。そして、イ
オンは、イオン引出電極９で一旦収束された後、再び発
散してレンズ系１０に向かう。また、プラズマトーチ１
からの光は、イオン引出電極９をそのまま通過してレン
ズ系１０に向かう。しかし、光は、遮光板１４で遮断さ
れるために、レンズ系１０を通過しない。
【００１６】遮光板１４に印加されるイオン軌道変更用
電圧は、レンズ系１０の初段の電極１０aに印加される
収束用電圧とは異なる所定値に設定されているから、こ
の電極１０a内に形成される電界分布は、図１の破線で
示すようになる。このため、レンズ系１０に入射したイ
オンは、この電界によってその通過軌道が曲げられる。
つまり、電極１０aと遮光板１４との印加電圧の違いに
よって電極１０a内の電界分布が変化してレンズ効果が
生じ、その結果、イオン引出電極９側のイオン収束点か
ら遮光板１４を見た場合に、遮光板１４の外周縁よりも
小さい立体角の範囲内に含まれるイオンであっても、そ
の軌道が変えられて遮光板１４を避けて通過する。
電圧は、レンズ系１０の初段の電極１０aに印加される
収束用電圧とは異なる所定値に設定されているから、こ
の電極１０a内に形成される電界分布は、図１の破線で
示すようになる。このため、レンズ系１０に入射したイ
オンは、この電界によってその通過軌道が曲げられる。
つまり、電極１０aと遮光板１４との印加電圧の違いに
よって電極１０a内の電界分布が変化してレンズ効果が
生じ、その結果、イオン引出電極９側のイオン収束点か
ら遮光板１４を見た場合に、遮光板１４の外周縁よりも
小さい立体角の範囲内に含まれるイオンであっても、そ
の軌道が変えられて遮光板１４を避けて通過する。
【００１７】こうして、遮光板１４に衝突することなく
ここを通過したイオンは、次段の電極１０b，１０cの印
加電圧によって形成された電界によって質量分析計１３
の入口に向けて収束される。このため、質量分析計１３
へのイオンの導入効率が高まるとともに、遮光板１４へ
のイオンの衝突による散乱も少なくなり、しかも、光が
入射しないので、Ｓ／Ｎ比が改善されて検出感度が高く
なる。
ここを通過したイオンは、次段の電極１０b，１０cの印
加電圧によって形成された電界によって質量分析計１３
の入口に向けて収束される。このため、質量分析計１３
へのイオンの導入効率が高まるとともに、遮光板１４へ
のイオンの衝突による散乱も少なくなり、しかも、光が
入射しないので、Ｓ／Ｎ比が改善されて検出感度が高く
なる。
【００１８】なお、この実施例では、ＩＣＰ／ＭＳにつ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、試料
をプラズマによりイオン化して質量分析を行うもの、た
とえばＭＩＰ／ＭＳやＧＤ／ＭＳ等にも本発明を適用す
ることが可能である。また、この実施例では、遮光板１
４に対してイオン軌道変更電圧を印加するイオン軌道変
更電圧印加手段１６の直流電源Ｅを、レンズ電極１０a
〜１０cへの直流電源と共通のものとしているが、別に
専用の直流電源を設けることも可能である。
いて説明したが、これに限定されるものではなく、試料
をプラズマによりイオン化して質量分析を行うもの、た
とえばＭＩＰ／ＭＳやＧＤ／ＭＳ等にも本発明を適用す
ることが可能である。また、この実施例では、遮光板１
４に対してイオン軌道変更電圧を印加するイオン軌道変
更電圧印加手段１６の直流電源Ｅを、レンズ電極１０a
〜１０cへの直流電源と共通のものとしているが、別に
専用の直流電源を設けることも可能である。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、バックグラウンドの成
因となる光は遮光板で遮られて質量分析計に入射しない
が、イオンはその大部分が遮光板に遮られることなく質
量分析計に入射するので、Ｓ／Ｎ比が向上し、その結
果、従来よりも一層高い検出感度が得られるようになる
等の優れた効果が発揮される。
因となる光は遮光板で遮られて質量分析計に入射しない
が、イオンはその大部分が遮光板に遮られることなく質
量分析計に入射するので、Ｓ／Ｎ比が向上し、その結
果、従来よりも一層高い検出感度が得られるようになる
等の優れた効果が発揮される。
【図１】本発明の実施例に係るＩＣＰ／ＭＳの構成を示
す側面断面図である。
す側面断面図である。
１ プラズマトーチ ４ インターフェイス ７ 差動排気室 ９ イオン引出電極 １０ レンズ系 １０a〜１０c 電極 １３ 質量分析計 １４ 遮光板 １５ イオン収束用電圧印加手段 １６ イオン軌道変更電圧印加手段。
Claims (1)
- 【請求項１】 プラズマトーチで発生されるイオンを質
量分析計に向けて引き出すイオン引出電極と、このイオ
ン引出電極で引き出されたイオンを質量分析計の入口に
収束させる複数のレンズ電極からなるレンズ系とを有
し、このイオン引き出し電極とレンズ系とが、プラズマ
トーチと質量分析計との間にそれぞれのイオン通過軸を
共に実質的に一致させた状態でこの記載順序で順次に設
けられており、かつ、このレンズ系を構成する各レンズ
電極には、イオン収束用の電圧を印加するイオン収束用
電圧印加手段が接続され、また、レンズ系内の前記イオ
ン通過軸上には、プラズマトーチからの光を遮断する遮
光板が配置されているプラズマイオン化質量分析装置に
おいて、 前記遮光板に対して、前記レンズ系に入射してくるイオ
ンをこの遮光板の周囲を迂回して進行させる電界分布を
当該遮光板の周囲に発生させるイオン軌道変更電圧を印
加するイオン軌道変更電圧印加手段を設けたことを特徴
とするプラズマイオン化質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4107573A JPH05303956A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | プラズマイオン化質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4107573A JPH05303956A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | プラズマイオン化質量分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05303956A true JPH05303956A (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=14462604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4107573A Pending JPH05303956A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | プラズマイオン化質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05303956A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07260765A (ja) * | 1994-03-17 | 1995-10-13 | Hitachi Ltd | 質量分析装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03194843A (ja) * | 1989-12-25 | 1991-08-26 | Hitachi Ltd | プラズマイオン源極微量元素質量分析装置 |
-
1992
- 1992-04-27 JP JP4107573A patent/JPH05303956A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03194843A (ja) * | 1989-12-25 | 1991-08-26 | Hitachi Ltd | プラズマイオン源極微量元素質量分析装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07260765A (ja) * | 1994-03-17 | 1995-10-13 | Hitachi Ltd | 質量分析装置 |
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