[go: up one dir, main page]

JP2000348669A - Plasma ion source mass spectrometer and ion holding mechanism - Google Patents

Plasma ion source mass spectrometer and ion holding mechanism

Info

Publication number
JP2000348669A
JP2000348669A JP11169291A JP16929199A JP2000348669A JP 2000348669 A JP2000348669 A JP 2000348669A JP 11169291 A JP11169291 A JP 11169291A JP 16929199 A JP16929199 A JP 16929199A JP 2000348669 A JP2000348669 A JP 2000348669A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mass spectrometer
plasma
ions
mass
ion source
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP11169291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toyoji Okumoto
豊治 奥本
Akira Owada
章 大和田
Yasushi Terui
康 照井
Hayato Tobe
早人 戸辺
Hidenori Nanba
秀徳 南波
Masamichi Tsukada
正道 塚田
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
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP11169291A priority Critical patent/JP2000348669A/en
Publication of JP2000348669A publication Critical patent/JP2000348669A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】プラズマ中に導入されたサンプル中に存在する
元素に起因するイオンがその他のイオンと結合してでき
る分子イオンの影響を最小限に抑える。 【解決手段】分析試料をプラズマによりイオン化するプ
ラズマイオン源と、前記イオン化された試料を質量分析
する質量分析部を備えたプラズマイオン源質量分析装置
であって、前記質量分析部に、分析対象となるイオンを
保持し、当該保持されたイオンの分解を行うイオン保持
手段を備えたことを特徴とする。 【効果】質量分析の感度および検出精度を向上させるこ
とができると共に、質量分析における定性分析の容易化
を図ることができる。
(57) [Summary] To minimize the influence of molecular ions formed by combining ions originating from elements present in a sample introduced into plasma with other ions. Kind Code: A1 A plasma ion source mass spectrometer comprising a plasma ion source for ionizing an analysis sample by plasma, and a mass spectrometer for mass spectrometry analysis of the ionized sample. Ion holding means for holding the ions and decomposing the held ions. The sensitivity and detection accuracy of mass spectrometry can be improved, and qualitative analysis in mass spectrometry can be facilitated.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の方法によっ
て生成されるプラズマをイオン源とし、質量分析計を検
出部とするプラズマイオン源質量分析装置に関する。
The present invention relates to a plasma ion source mass spectrometer using plasma generated by various methods as an ion source and a mass spectrometer as a detection unit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の技術は、例えば、「河口広司・中
原武利編 日本分光学会 測定法シリーズ 28 『プ
ラズマイオン源質量分析』」の13項から43項におい
て論じられる。
2. Description of the Related Art Conventional techniques are discussed in, for example, paragraphs 13 to 43 of "Spectroscopy Society of Japan Measurement Method Series 28" Plasma Ion Source Mass Spectrometry ", edited by Koji Kawaguchi and Taketoshi Nakahara.

【0003】すなわち、プラズマイオン源質量分析装置
は、プラズマによって溶液サンプル中に含まれる測定対
象元素をイオン化させ、その結果生じたイオンをインタ
ーフェイス部を介して真空中に引き込み、質量分析計に
よって測定を行うものである。質量分析計には、低分解
能型の四重極質量分析計もしくは高分解能型の二重収束
型質量分析計が使用可能であるが、通常は価格の低い四
重極質量分析計が主に使用されている。
[0003] That is, the plasma ion source mass spectrometer ionizes an element to be measured contained in a solution sample by plasma, draws the resulting ions into a vacuum through an interface section, and performs measurement by a mass spectrometer. Is what you do. The mass spectrometer can be a low-resolution quadrupole mass spectrometer or a high-resolution double-focusing mass spectrometer, but usually a low-cost quadrupole mass spectrometer is mainly used. Have been.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術においては、プラズマ生成ガスとして、イオン源が
誘導結合プラズマ(以下、ICP)の場合にはアルゴン
ガスを、マイクロ波誘導プラズマ(以下、MIP)の場
合においては窒素ガスを使用するため、プラズマ中もし
くはインターフェイス部から真空中にイオンが引き込ま
れた際に、アルゴンイオン若しくはアルゴン原子、また
は窒素イオン若しくは窒素原子が、他のイオン(酸素イ
オン,水素イオン,塩素イオンなど)や原子(酸素原
子,水素原子,塩素原子など)と結合し、分子イオンが
生成される。またプラズマ中に導入されたサンプル中に
存在する元素に起因するイオン若しくは原子と、他のイ
オン(酸素イオン,水素イオン,塩素イオンなど)や原
子(酸素原子,水素原子,塩素原子など)が結合し、分
子イオンが生成される。このため、低分解能型の四重極
質量分析計を使用した質量分析装置においては、測定対
象元素のマススペクトルとこれら分子イオンによるマス
スペクトルとが重なり、検出限界の低下をもたらすこと
となる。
However, in the above prior art, when the ion source is an inductively coupled plasma (hereinafter referred to as ICP), an argon gas is used as a plasma generating gas, and a microwave induced plasma (hereinafter referred to as MIP) is used as a plasma generating gas. Since nitrogen gas is used in some cases, when ions are drawn into the plasma or vacuum from the interface section, argon ions or argon atoms, or nitrogen ions or nitrogen atoms are replaced with other ions (oxygen ions, hydrogen ions). , Chlorine ions, etc.) and atoms (oxygen, hydrogen, chlorine, etc.) to form molecular ions. In addition, ions or atoms originating from the elements present in the sample introduced into the plasma are combined with other ions (oxygen ions, hydrogen ions, chlorine ions, etc.) or atoms (oxygen atoms, hydrogen atoms, chlorine atoms, etc.). Then, molecular ions are generated. For this reason, in a mass spectrometer using a low-resolution quadrupole mass spectrometer, the mass spectrum of the element to be measured overlaps with the mass spectrum of these molecular ions, which lowers the detection limit.

【0005】本発明は、係る上記問題点を解決するため
になされたものであり、プラズマ生成ガス由来のイオン
または原子がその他のイオンまたは原子と結合してでき
る分子イオンやプラズマ中に導入されたサンプル中に存
在する元素に起因するイオン若しくは原子がその他のイ
オンまたは原子と結合してできる分子イオンの影響を最
小限に抑えることができるプラズマイオン源質量分析装
置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it has been proposed that ions or atoms derived from a plasma generating gas are introduced into molecular ions or plasma formed by combining with other ions or atoms. It is an object of the present invention to provide a plasma ion source mass spectrometer capable of minimizing the influence of molecular ions generated by ions or atoms originating from elements present in a sample combined with other ions or atoms.

【0006】また更には、質量分析時に、より多くのイ
オンを保持することができるイオン保持部を有するプラ
ズマイオン源質量分析装置を提供することを目的とす
る。
It is still another object of the present invention to provide a plasma ion source mass spectrometer having an ion holding unit capable of holding more ions during mass analysis.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記のような問題点を解
決するための本発明の特徴は、分析試料をプラズマによ
りイオン化するプラズマイオン源と、前記イオン化され
た試料を質量分析する質量分析部を備えたプラズマイオ
ン源質量分析装置であって、前記質量分析部に、分析対
象となるイオンを保持し、当該保持されたイオンの分解
を行うイオン保持手段を備えたことである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention for solving the above-mentioned problems is characterized by a plasma ion source for ionizing an analysis sample by plasma, and a mass spectrometer for mass-analyzing the ionized sample. Wherein the mass spectrometry unit is provided with ion holding means for holding ions to be analyzed and decomposing the held ions.

【0008】また更には、分析試料をプラズマによりイ
オン化するプラズマイオン源と、前記イオン化された試
料を質量分析する質量分析部を備えたプラズマイオン源
質量分析装置であって、前記質量分析部は、リング電極
と一対のエンドキャップ電極とからなるイオン保持部を
有し、前記リング電極の内径は、24mm乃至40mmで構
成されることである。
Further, there is provided a plasma ion source mass spectrometer comprising a plasma ion source for ionizing an analysis sample by plasma, and a mass spectrometer for mass spectroscopy of the ionized sample, wherein the mass spectrometer comprises: An ion holding portion including a ring electrode and a pair of end cap electrodes is provided, and the inner diameter of the ring electrode is configured to be 24 mm to 40 mm.

【0009】また更には、分析試料をプラズマによりイ
オン化するプラズマイオン源と、前記イオン化された試
料を質量分析する質量分析部とを有するプラズマイオン
源質量分析装置の前記質量分析部に備えられるイオン保
持機構であって、当該イオン保持機構は、リング状の電
極と、一対の半球状の電極とから成り、前記リング状電
極の内径は24mm〜40mmで構成されることである。
[0009] Still further, an ion holding device provided in the mass spectrometer of the plasma ion source mass spectrometer having a plasma ion source for ionizing an analysis sample by plasma and a mass spectrometer for mass analyzing the ionized sample. The ion holding mechanism comprises a ring-shaped electrode and a pair of hemispherical electrodes, and the inner diameter of the ring-shaped electrode is 24 mm to 40 mm.

【0010】本発明は、プラズマ生成ガス由来のアルゴ
ンイオン若しくはアルゴン原子、または窒素イオン若し
くは窒素原子と、他のイオン(酸素イオン,水素イオ
ン,塩素イオンなど)や原子(酸素原子,水素原子,塩
素原子など)との結合によって発生する分子イオン、ま
たプラズマ中に導入されたサンプル中に存在する元素に
起因するイオン若しくは原子と、他のイオン(酸素イオ
ン,水素イオン,塩素イオンなど)や原子(酸素原子,
水素原子,塩素原子など)との結合によって発生する分
子イオンの影響を抑えるため、上記に示すように、従
来、液体クロマトグラフ/質量分析計(LC/MS)で
使用されていたイオン保持中に保持イオンの分解を行う
機能を有するイオン保持部をプラズマイオン源質量分析
装置に設けたことに最大の特徴がある。
[0010] The present invention relates to a method for producing argon ions or argon atoms derived from plasma generation gas, or nitrogen ions or nitrogen atoms, and other ions (oxygen ions, hydrogen ions, chlorine ions, etc.) or atoms (oxygen atoms, hydrogen atoms, chlorine atoms, etc.). Molecular ions generated by the bond with atoms, atoms or atoms originating from elements present in the sample introduced into the plasma, and other ions (oxygen ions, hydrogen ions, chlorine ions, etc.) or atoms ( Oxygen atom,
In order to suppress the influence of molecular ions generated by bonding with hydrogen atoms, chlorine atoms, etc.), as described above, during the retention of ions conventionally used in liquid chromatography / mass spectrometer (LC / MS), The greatest feature is that an ion holding unit having a function of decomposing the held ions is provided in the plasma ion source mass spectrometer.

【0011】これにより、質量分析を行う際に、イオン
を保持する中で、保持したイオンを分解させることによ
り、測定対象結果以外のバックグラウンドデータを取り
除くことができるため、検出限界が向上し、さらにデー
タのばらつきを抑えることが可能なプラズマイオン源質
量分析装置を実現することができる。従って、感度向
上,精度向上を行うことが可能となる。
In this way, when performing mass spectrometry, background data other than the measurement result can be removed by decomposing the retained ions while retaining the ions, thereby improving the detection limit. Further, it is possible to realize a plasma ion source mass spectrometer capable of suppressing data variation. Therefore, it is possible to improve sensitivity and accuracy.

【0012】さらに、プラズマイオン源質量分析装置で
は、測定目的が主に元素であるため、測定対象の質量数
は最大250程度である。したがって、本発明の構成で
あれば、質量分析を行う際に、印加する振幅電圧を増加
させることなく、LC/MSより多くのイオンを保持す
ることができるイオン保持部を実現することが可能とな
る。
Further, in the plasma ion source mass spectrometer, since the object of measurement is mainly an element, the mass number of the object to be measured is at most about 250. Therefore, with the configuration of the present invention, it is possible to realize an ion holding unit that can hold more ions than LC / MS without increasing the applied amplitude voltage when performing mass spectrometry. Become.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1を
用いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0014】図1は、一例としてICPをイオン源とし
た微量元素質量分析装置の全体の構成図を示したもので
ある。
FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a trace element mass spectrometer using ICP as an ion source as an example.

【0015】2は測定対象となる試料である。通常、試
料2は液体であり、キャピラリーチューブ4を通して、
試料2を適当な条件において霧状化するネブライザなど
の霧化器6に供給される。霧化器6では、試料の霧化が
行われる。試料2は、液体であれば水溶液でも良いし、
アルコール等の有機溶媒でも良い。
Reference numeral 2 denotes a sample to be measured. Usually, the sample 2 is a liquid, and is passed through the capillary tube 4.
The sample 2 is supplied to an atomizer 6 such as a nebulizer that atomizes the sample 2 under appropriate conditions. In the atomizer 6, the sample is atomized. The sample 2 may be an aqueous solution as long as it is a liquid,
An organic solvent such as alcohol may be used.

【0016】そして、この霧状化された試料2は、トー
チ10へと導かれる。霧化器6では、霧状化された試料
をトーチ10へと導くために、ガス供給部50が設けら
れており、このガス供給部50から供給されるキャリア
ガス8によって試料はトーチ10へと送られる。このガ
ス供給部50からのキャリアガス8の供給量は、制御コ
ンピュータ52によって制御されている。
Then, the atomized sample 2 is led to the torch 10. In the atomizer 6, a gas supply unit 50 is provided for guiding the atomized sample to the torch 10. The sample is transferred to the torch 10 by the carrier gas 8 supplied from the gas supply unit 50. Sent. The supply amount of the carrier gas 8 from the gas supply unit 50 is controlled by the control computer 52.

【0017】トーチ10には、ガス供給部50からのプ
ラズマガス16が、またプラズマ生成部12からの高周
波が供給される。プラズマ生成部12へは、高周波電源
54によって27MHz(メガヘルツ)または40MH
zの高周波14が供給されている。この高周波14およ
びプラズマガス16によって大気中にプラズマ18が生
成される。プラズマ18の温度は、約5000℃〜60
00℃に達する。高周波電源54及びガス供給部50
は、制御コンピュータ52によりプラズマ18が最適条
件となるように制御される。
The torch 10 is supplied with the plasma gas 16 from the gas supply unit 50 and the high frequency from the plasma generation unit 12. 27 MHz (megahertz) or 40 MH by the high frequency power supply 54
A high frequency 14 of z is supplied. The high frequency 14 and the plasma gas 16 generate a plasma 18 in the atmosphere. The temperature of the plasma 18 is about 5000 ° C to 60 ° C.
Reach 00 ° C. High frequency power supply 54 and gas supply unit 50
Is controlled by the control computer 52 so that the plasma 18 becomes the optimum condition.

【0018】試料2は、大気圧中に生成されたプラズマ
18に供給され、プラズマ18によって解離,原子化,
イオン化され、大気中へと放出される。ここで、プラズ
マ18は、MIPのような他のイオン源で生成されるも
のでも良い。
The sample 2 is supplied to a plasma 18 generated at atmospheric pressure, and dissociated, atomized,
Ionized and released into the atmosphere. Here, the plasma 18 may be generated by another ion source such as MIP.

【0019】次に、プラズマ18によりイオン化された
試料を質量分析部へと導いて質量分析を行うわけである
が、質量分析部24は真空中で動作するため、イオン化
された試料を効率良く真空中に引き込むために、インタ
ーフェイス部(サンプリングコーンおよびスキマーコー
ン)20が設けられている。このインターフェイス部2
0からプラズマ18内でイオン化された試料が、質量分
析部24へ向かって引き込まれる。
Next, the sample ionized by the plasma 18 is guided to a mass spectrometer to perform mass spectrometry. Since the mass spectrometer 24 operates in a vacuum, the ionized sample is efficiently evacuated. An interface section (sampling cone and skimmer cone) 20 is provided for drawing in. This interface unit 2
The sample ionized in the plasma 18 from 0 is drawn toward the mass analyzer 24.

【0020】質量分析部24は、真空中(約10-6Tor
r)の環境で動作するために、本装置は図1に示す様
に、3段階の真空引き、すなわち作動排気を行う。真空
引きは通常、ロータリーポンプ34,ターボ分子ポンプ
+ロータリーポンプの組み合わせ30,32で行う。3
0,32は、油拡散ポンプ+ロータリーポンプの組み合
わせでも良い。これらの真空ポンプも制御コンピュータ
52により制御され、真空引きは自動で行われる。
The mass spectrometer 24 is operated in a vacuum (about 10 -6 Tor
In order to operate in the environment of r), the present apparatus performs three stages of evacuation, that is, working exhaust, as shown in FIG. The evacuation is usually performed by a rotary pump 34, a combination of a turbo molecular pump and a rotary pump 30, 32. 3
0, 32 may be a combination of an oil diffusion pump and a rotary pump. These vacuum pumps are also controlled by the control computer 52, and the evacuation is performed automatically.

【0021】インターフェイス部(サンプリングコーン
およびスキマーコーン)20を通って真空中へと引き込
まれたイオン化した試料は、制御コンピュータ52に制
御されたイオンレンズ22によって質量分析部24へと
収束される。イオンレンズ22は、イオンレンズ電源5
6によって電圧を供給されており、電気的性質を持った
イオンの流れの挙動を制御することが可能である。
The ionized sample drawn into the vacuum through the interface section (sampling cone and skimmer cone) 20 is converged on the mass analysis section 24 by the ion lens 22 controlled by the control computer 52. The ion lens 22 is connected to the ion lens power supply 5.
6 is supplied with a voltage, and it is possible to control the behavior of the flow of ions having electrical properties.

【0022】本実施例の質量分析部24においては、リ
ング電極と一対のエンドキャップ電極からなる三次元四
重極質量分析計(イオントラップ型質量分析計ともい
う)を用いる。図4に、三次元四重極質量分析計の構造
例を示す。
In the mass spectrometer 24 of this embodiment, a three-dimensional quadrupole mass spectrometer (also called an ion trap type mass spectrometer) comprising a ring electrode and a pair of end cap electrodes is used. FIG. 4 shows a structural example of a three-dimensional quadrupole mass spectrometer.

【0023】尚、本発明における質量分析部24は、先
述の三次元四重極質量分析計だけでなく、入射してきた
イオンを一時的に保持する機能、及び分子イオンを分解
・解裂させる機能(いわゆるMS/MS(MS2)機能)
を備えていればその種類を問わない。
The mass spectrometer 24 of the present invention is not limited to the above-described three-dimensional quadrupole mass spectrometer, but also has a function of temporarily holding incident ions and a function of decomposing and decomposing molecular ions. (So-called MS / MS (MS 2 ) function)
Any type can be used as long as it is provided.

【0024】質量分析部24に導入されたイオン化試料
は、一旦、質量分析部24に保持された後、質量数毎に
偏向電極26へ放出される。質量分析部24は、制御コ
ンピュータ52によって質量分析部駆動用電源58を制
御することによって、任意の質量数のイオン化試料を取
り出すことが可能である。
The ionized sample introduced into the mass spectrometer 24 is once held in the mass spectrometer 24 and then discharged to the deflection electrode 26 for each mass. The mass spectrometer 24 can take out an ionized sample having an arbitrary mass number by controlling the power supply 58 for driving the mass spectrometer by the control computer 52.

【0025】また、質量分析部24内には、入射してき
たイオンを効率よく保持するために、He(ヘリウム)
ガス供給装置60が設けられており、制御コンピュータ
52により制御されている。ここで供給されるガスはH
eガスのほか、Arガスや窒素ガス,酸素ガスなどであ
っても良い。
The mass spectrometer 24 contains He (helium) in order to efficiently keep the incident ions.
A gas supply device 60 is provided and is controlled by a control computer 52. The gas supplied here is H
In addition to e gas, Ar gas, nitrogen gas, oxygen gas and the like may be used.

【0026】通常の測定においては、質量分析部24に
よって質量数ごとに分別されたイオン化試料は、その
後、偏向電極26によって90度偏向され、イオン検知
器28に導かれて検出される。この信号をパルスカウン
ティングと呼ばれる一個一個の入射イオンを検出できる
方法を用いて増幅器60でデジタル的に増幅することに
よりデータを得る。この増幅器60は、アナログ的に増
幅するものであっても良い。
In a normal measurement, the ionized sample separated by the mass analyzer 24 for each mass number is thereafter deflected by 90 degrees by the deflection electrode 26, guided to the ion detector 28 and detected. This signal is digitally amplified by the amplifier 60 using a method called pulse counting, which can detect each incident ion, thereby obtaining data. This amplifier 60 may be an amplifier that amplifies in an analog manner.

【0027】以下に、本発明の具体的な測定例について
説明する。
Hereinafter, specific measurement examples of the present invention will be described.

【0028】図2は、図1で示した装置において、Fe
(鉄)を測定した場合に得られるマススペクトルを示し
たものである。
FIG. 2 shows the device shown in FIG.
3 shows a mass spectrum obtained when (iron) is measured.

【0029】図2(a)は、質量分析部24で分解・解
裂を行わないで測定を行ったときのマススペクトルを示
したものである。Fe(鉄)は質量数56近辺に同位体
を持ち、数本のマススペクトルが得られる。
FIG. 2A shows a mass spectrum when the measurement is performed without decomposition / cleavage in the mass spectrometer 24. Fe (iron) has an isotope near a mass number of 56, and several mass spectra can be obtained.

【0030】しかしながら、例として海水中に含まれる
Feを測定しようとした場合、海水中には多量のCaが
含まれているため、図2(b)に示すように、Feを含
まないブランク液のみを導入した場合においても質量数
56のところにマススペクトルが現れる。これは、質量
数40のCaが質量数16のOと結合したCaOが質量
数56のところに現れるためである。すなわち、図2
(a)に得られた実測スペクトルは、FeとCaOの合
成スペクトルが得られていることになる。
However, when an attempt is made to measure Fe contained in seawater as an example, since a large amount of Ca is contained in seawater, as shown in FIG. Even when only one is introduced, a mass spectrum appears at a mass number of 56. This is because CaO in which Ca having a mass number of 40 is combined with O having a mass number of 16 appears at a mass number of 56. That is, FIG.
The measured spectrum obtained in (a) is a synthetic spectrum of Fe and CaO.

【0031】図2(c)は、質量分析部24において、
ある一定範囲の質量数のイオン化試料を保持した後に、
保持されたイオン化試料の分子イオンを分解・解裂(M
S/MS)を行った後の測定結果である。この結果に依
れば、分子イオンであるCaOイオンが分解されたことに
より、質量数56のイオン強度が減少し、Feイオンの
みのデータが得られたことが分かる。
FIG. 2C shows that the mass spectrometer 24
After holding a certain range of mass of ionized sample,
Decomposes and cleaves molecular ions of the retained ionized sample (M
(S / MS). According to this result, it can be seen that the ionic strength of the mass number 56 was reduced due to the decomposition of the CaO ion which is a molecular ion, and data of only Fe ion was obtained.

【0032】このようにICP/MSにおいて測定を行
う場合には、質量分析部が一般的な四重極質量分析計の
場合であると、分子イオンピークにより生成されるバッ
クグラウンドにより、正確な値を得ることはきわめて困
難になる。しかし、本発明の如く、生成される分子イオ
ンピークを分解させ、取り除く手段を有することによ
り、検出下限が良くなり、さらに精度の良い測定を行う
ことが可能となる。
As described above, when the measurement is performed by ICP / MS, if the mass spectrometer is a general quadrupole mass spectrometer, an accurate value can be obtained due to the background generated by the molecular ion peak. It will be extremely difficult to get However, by having means for resolving and removing the generated molecular ion peak as in the present invention, the detection lower limit is improved and more accurate measurement can be performed.

【0033】更に、ICP/MS若しくはMIP/MS
等のプラズマイオン源質量分析装置においては、試料2
がトーチ10のプラズマ18へ供給されている限り、質
量分析部24に対して、連続的に同一成分のイオン化試
料が供給される。したがって、一度質量分析部24でイ
オン化試料を保持し、その後そのまま検出を行い、検出
結果を見てバックグラウンドが存在するようであれば、
再度イオン化試料を質量分析部24に保持し、その状態
で分解・解裂を行い、前回の検出結果と対比させ、バッ
クグラウンドの減少を確認することができる。つまり、
複数回連続して測定を行っても同一状態の試料で質量分
析ができるので、最適な分解・解裂を行うことが可能と
なる。これに対して、LC/MSやGC(ガスクロマト
グラフ)/MSでは、質量分析装置のイオン源に供給さ
れる試料は、LCやGCで分離・溶出されているため、
逐次成分が変化する。このため、質量分析部で、イオン
を保持して更に分解・解裂を行う処理は、常に同一の成
分のイオン化試料に対して行えるものではない。
Further, ICP / MS or MIP / MS
In a plasma ion source mass spectrometer such as
As long as is supplied to the plasma 18 of the torch 10, an ionized sample of the same component is continuously supplied to the mass spectrometer 24. Therefore, if the ionized sample is once held in the mass spectrometry unit 24, and then the detection is performed as it is, and if the background is observed based on the detection result,
The ionized sample is again held in the mass spectrometry unit 24, decomposed and cleaved in that state, and compared with the previous detection result, whereby a decrease in background can be confirmed. That is,
Even if measurement is performed a plurality of times in succession, mass analysis can be performed on a sample in the same state, so that optimal decomposition and cleavage can be performed. On the other hand, in LC / MS and GC (Gas Chromatography) / MS, the sample supplied to the ion source of the mass spectrometer is separated and eluted by LC and GC.
The successive components change. For this reason, the process of further decomposing and decomposing ions while retaining ions in the mass spectrometry unit cannot always be performed on ionized samples of the same component.

【0034】分子イオンピークの分解の過程を模式的に
図3に示す。
FIG. 3 schematically shows the process of decomposition of the molecular ion peak.

【0035】図3(a)は、例えば図2を例にとれば、
質量数56を観察している場合に相当する。即ち、質量
数56のFeイオンと、質量数40のCaと質量数16
のOが結合したCaOイオンが同じ質量数56であるた
め、Feイオンのみを測定することは不可能である。こ
れに対し、本発明においては、図1に示す質量分析部2
4において、イオンを保持している間に、イオンに対し
て電界もしくは磁界によってエネルギーを与え、分子の
結合を切断する。具体的には、質量分析計駆動用電源5
8の印加電圧を変化させることにより行われる。ここ
で、分子に与えるエネルギーは、分子の結合を切断する
のに十分であり、かつ質量分析部24から分子イオンが
飛び出さない範囲に設定することが必要となる。
FIG. 3A shows, for example, taking FIG. 2 as an example.
This corresponds to the case where the mass number 56 is observed. That is, Fe ions having a mass number of 56, Ca having a mass number of 40, and a mass number of 16
It is impossible to measure only Fe ions because the CaO ions to which O is bonded have the same mass number of 56. On the other hand, in the present invention, the mass spectrometer 2 shown in FIG.
At 4, while holding the ions, the ions are energized by an electric or magnetic field to break molecular bonds. Specifically, the power supply 5 for driving the mass spectrometer
8 is performed by changing the applied voltage. Here, the energy given to the molecule needs to be set to a range that is sufficient to break the bond of the molecule and that does not cause the molecular ion to fly out of the mass spectrometer 24.

【0036】このように分子イオンにエネルギーを与え
ることによって、図3(b)に示すように分子イオン
(CaOイオン)がCaとOに分離され、観測される質
量数は40(Ca)と16(O)に移動する。この結果、図
3(c)に示すように、分子イオンは切断され、質量数
が別となり、目的とする質量数56のFeイオンのみを
測定することが可能となる。
By applying energy to the molecular ions in this manner, the molecular ions (CaO ions) are separated into Ca and O as shown in FIG. 3B, and the observed mass numbers are 40 (Ca) and 16 (Ca). Move to (O). As a result, as shown in FIG. 3 (c), the molecular ion is cut off, the mass number is changed, and only the Fe ion having the target mass number of 56 can be measured.

【0037】上記では、CaOの例で説明したが、Ar
とArの結合(ArArとSeが質量数80で重なる)
やArとCl(塩素)の結合(ArClとAsが質量数
75で重なる)など、分子イオンピークがバックグラウ
ンドとして生じるあらゆる組み合わせにおいて、上記の
実施例を適用することで、目的とする元素の測定を行う
ことができる。
In the above description, the case of CaO has been described.
And Ar bond (ArAr and Se overlap at a mass number of 80)
In any combination where a molecular ion peak occurs as a background, such as a bond between Ar and Cl (chlorine) (ArCl and As overlap at a mass number of 75), the measurement of a target element can be performed by applying the above-described example. It can be performed.

【0038】ここで切断の対象となる分子イオンは、前
述のように2原子分子に限らない。3原子分子の場合
は、2回にわたって分子イオンの結合を切断する(MS
/MS/MS(MS3))することによって同じ効果を得
ることができる。さらに4原子分子以上の場合について
も同様である。また、同じ質量数から分子イオンを排除
する手段は、分解・解裂だけに限定される必要はない。
例えば、分子イオン同士、もしくは分子イオンと原子イ
オンを結合させることによっても目的とする質量数から
バックグラウンドとなる分子イオンピークを除去するこ
とができる。
Here, the molecular ions to be cut are not limited to diatomic molecules as described above. In the case of a triatomic molecule, the bond of the molecular ion is cut twice (MS
/ MS / MS (MS 3 )), the same effect can be obtained. The same applies to the case of four or more atomic molecules. The means for eliminating molecular ions from the same mass number does not need to be limited to decomposition / cleavage.
For example, by combining molecular ions with each other or with molecular ions and atomic ions, a molecular ion peak serving as a background can be removed from a target mass number.

【0039】さらに分子イオンを切断する手段は、電界
や磁界に限定される必要はない。たとえば、質量分析部
の中に存在する中性原子もしくは中性分子との衝突によ
って分解する手段であっても良い。さらに質量分析部の
中に存在する中性原子もしくは中性分子との衝突によっ
て結合反応を起こさせ、目的とする質量数からバックグ
ラウンドとなる分子イオンピークを除去することを行っ
ても良い。
Further, the means for cutting molecular ions need not be limited to electric and magnetic fields. For example, a means for decomposing by collision with a neutral atom or a neutral molecule existing in the mass spectrometric unit may be used. Further, a collision reaction with a neutral atom or a neutral molecule existing in the mass spectrometer may cause a binding reaction to remove a background molecular ion peak from a target mass number.

【0040】図4には、質量分析部24の具体例を示
す。ここでは、三次元四重極質量分析計の例を示す。三
次元四重極質量分析計は、図4に示すように、一対のエ
ンドキャップ電極と、リング電極とから構成される。
FIG. 4 shows a specific example of the mass analyzer 24. Here, an example of a three-dimensional quadrupole mass spectrometer is shown. As shown in FIG. 4, the three-dimensional quadrupole mass spectrometer includes a pair of end cap electrodes and a ring electrode.

【0041】三次元四重極質量分析計内部に蓄積される
イオンの質量数と高周波電圧の振幅の間には、およそ次
式のような関係がある。
The relationship between the mass number of ions stored in the three-dimensional quadrupole mass spectrometer and the amplitude of the high-frequency voltage is approximately as follows.

【0042】M/Z=kV/(r0 2+2z0 2) ここで、Mはイオンの質量、Zはイオンの価数、kは比
例定数、Vは高周波電圧の振幅、r0 は三次元四重極質
量分析計の中心からリング電極までの距離、z0 は三次
元四重極質量分析計の中心からエンドキャップ電極まで
の距離をあらわしている。ここで、通常三次元四重極質
量分析計を駆動させるためには、測定質量数範囲(M/
Z)が2000までの場合(液体クロマトグラフ/質量
分析計(LC/MS)の場合が相当する)には、リング
電極には周波数1MHz,最大振幅7kV程度の高周波
を印加する。その時の三次元四重極質量分析計の大きさ
としてはr0 が約7mm,Lが40mmから50mm程度の大
きさのものが使用されている。
M / Z = kV / (r 0 2 + 2z 0 2 ) where M is the mass of the ion, Z is the valence of the ion, k is a proportional constant, V is the amplitude of the high-frequency voltage, and r 0 is three-dimensional. The distance from the center of the quadrupole mass spectrometer to the ring electrode, z 0 , represents the distance from the center of the three-dimensional quadrupole mass spectrometer to the end cap electrode. Here, in order to normally drive the three-dimensional quadrupole mass spectrometer, the mass number range (M / M
When Z) is up to 2000 (corresponding to the case of a liquid chromatograph / mass spectrometer (LC / MS)), a high frequency having a frequency of 1 MHz and a maximum amplitude of about 7 kV is applied to the ring electrode. At this time, the size of the three-dimensional quadrupole mass spectrometer is such that r 0 is about 7 mm and L is about 40 to 50 mm.

【0043】また、ガスクロマトグラフ/質量分析計
(GC/MS)の場合は、測定質量数範囲(M/Z)が
650程度までであるため、r0 が約10mmの大きさの
ものが使用されている。
In the case of a gas chromatograph / mass spectrometer (GC / MS), since the measured mass number range (M / Z) is up to about 650, a gas having a size of r 0 of about 10 mm is used. ing.

【0044】一方、三次元四重極質量分析計の中にイオ
ンを溜め込むという機能そのものを考慮した場合、三次
元四重極質量分析計の寸法は大きければ大きいほど内部
に溜め込めるイオンの量は大きくなる。しかしながら、
上式に示すように、測定質量数範囲の大きさを維持しな
がらr0 を大きくするためには、印加する振幅Vも大き
くしなければならない。しかし、最大振幅7kV以上の
高電圧をかけると、三次元四重極質量分析計内部の間隔
の狭い個所で放電を生じるため、通常これ以上の電圧を
印加することは実使用上不可能である。そのため、LC
/MSのように、測定質量数範囲が2000程度まで必
要なものについては、r0 を約7mmより大きくすること
は極めて困難である。よってr0 の寸法としては、7〜
8mm程度に制限される。
On the other hand, when the function of storing ions in the three-dimensional quadrupole mass spectrometer itself is considered, the larger the size of the three-dimensional quadrupole mass spectrometer, the smaller the amount of ions that can be stored inside. growing. However,
As shown in the above equation, in order to increase r 0 while maintaining the size of the measured mass number range, the applied amplitude V must also be increased. However, when a high voltage having a maximum amplitude of 7 kV or more is applied, a discharge is generated in a narrow space inside the three-dimensional quadrupole mass spectrometer, so that it is usually practically impossible to apply a higher voltage. . Therefore, LC
It is extremely difficult to make r 0 larger than about 7 mm for those requiring a measured mass number range of up to about 2000, such as / MS. Therefore, the dimension of r 0 is 7 to
It is limited to about 8mm.

【0045】一方、主に元素の測定を行うプラズマイオ
ン源質量分析装置の場合、必要とされる測定質量数範囲
は最大でも250程度まででよい。これは、天然に存在
する元素の最大質量数は250を超えることはなく、こ
れ以上の重さがある分子は、全てプラズマの中で分解さ
れ三次元四重極質量分析計の中に導入されることはない
からである。従って、本発明のプラズマイオン源質量分
析装置においては、印加する最大振幅を7kV以下と
し、且つ、r0 を約12mm〜20mm程度、Lを60〜1
00mm程度の大型のリング電極を使用する。これは、上
式を十分満足する大きさである。このような大きさのリ
ング電極と7kV以下という使用条件により、三次元四
重極質量分析計内に溜め込むイオンの量を増大させるこ
とができ、感度向上・ダイナミックレンジ拡大という効
果を得ることができる。
On the other hand, in the case of a plasma ion source mass spectrometer for mainly measuring elements, the required mass number range may be up to about 250 at the maximum. This means that the maximum mass number of naturally occurring elements does not exceed 250, and any molecules weighing more are decomposed in the plasma and introduced into the three-dimensional quadrupole mass spectrometer. Because it will never be. Thus, the plasma ion source mass spectrometer of the present invention, the maximum amplitude of the applied less 7 kV, and, about 12mm~20mm the r 0, the L from 1:60 to
Use a large ring electrode of about 00 mm. This is a size that sufficiently satisfies the above equation. With a ring electrode of such a size and operating conditions of 7 kV or less, the amount of ions stored in the three-dimensional quadrupole mass spectrometer can be increased, and the effects of improving sensitivity and expanding the dynamic range can be obtained. .

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定試料中の様々な成分やプラズマ生成ガスの成分が結
合することにより生じるによりバックグラウンドを容易
に除去することが可能となり、測定目的の元素の検出感
度および検出精度を向上させることができると共に、質
量分析における定性分析の容易化を図ることができる。
また、本発明の構成によれば、より多くのイオンを溜め
込むことができるので、感度向上及びダイナミックレン
ジの拡大を行うことが可能となる。
As described above, according to the present invention,
The background can be easily removed due to the combination of various components in the measurement sample and the components of the plasma generating gas, and the detection sensitivity and detection accuracy of the element to be measured can be improved, Qualitative analysis in mass spectrometry can be facilitated.
Further, according to the configuration of the present invention, more ions can be stored, so that the sensitivity can be improved and the dynamic range can be expanded.

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

【図1】本発明の装置構成の概要を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an outline of a device configuration of the present invention.

【図2】鉄測定時のマススペクトルを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a mass spectrum at the time of iron measurement.

【図3】イオンの分離の様子を説明するための図であ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining a state of ion separation.

【図4】三次元四重極質量分析計の構造を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a structure of a three-dimensional quadrupole mass spectrometer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…試料、10…トーチ、18…プラズマ、20…イン
ターフェイス部、24…質量分析部、26…偏向電極、
28…イオン検知器、52…制御コンピュータ。
2 sample, 10 torch, 18 plasma, 20 interface, 24 mass spectrometer, 26 deflection electrode,
28 ... Ion detector, 52 ... Control computer.

フロントページの続き (72)発明者 照井 康 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 戸辺 早人 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 南波 秀徳 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 塚田 正道 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器事業部内 Fターム(参考) 5C038 GG09 HH16 JJ02 JJ06 Continued on the front page (72) Inventor Yasushi Terui 882 Ma, Ichiki, Hitachinaka-shi, Ibaraki Pref.Measurement Division, Hitachi, Ltd. Inside the Measuring Instruments Division (72) Inventor Hidenori Nanba 882-Chair, Oaza-shi, Hitachinaka-shi, Ibaraki Prefecture Inside the Measuring Division, Hitachi Ltd. 5C038 GG09 HH16 JJ02 JJ06

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】分析試料をプラズマによりイオン化するプ
ラズマイオン源と、前記イオン化された試料を質量分析
する質量分析部を備えたプラズマイオン源質量分析装置
であって、 前記質量分析部に、分析対象となるイオンを保持し、当
該保持されたイオンの分解を行うイオン保持手段を備え
たことを特徴とするプラズマイオン源質量分析装置。
1. A plasma ion source mass spectrometer comprising: a plasma ion source for ionizing an analysis sample by plasma; and a mass spectrometer for mass spectrometry analysis of the ionized sample. 1. A plasma ion source mass spectrometer comprising an ion holding means for holding ions to be decomposed and decomposing the held ions.
【請求項2】上記請求項1において、 前記イオン保持手段の中に保持されたイオンを2回以上
分解することを特徴とするプラズマイオン源質量分析装
置。
2. The plasma ion source mass spectrometer according to claim 1, wherein the ions held in said ion holding means are decomposed at least twice.
【請求項3】上記請求項1において、 前記イオン保持手段は、リング状の電極と、一対の半球
状の電極とから成ることを特徴とするプラズマイオン源
質量分析装置。
3. The mass spectrometer according to claim 1, wherein said ion holding means comprises a ring-shaped electrode and a pair of hemispherical electrodes.
【請求項4】分析試料をプラズマによりイオン化するプ
ラズマイオン源と、前記イオン化された試料を質量分析
する質量分析部を備えたプラズマイオン源質量分析装置
であって、 前記質量分析部は、リング電極と一対のエンドキャップ
電極とからなるイオン保持部を有し、 前記リング電極の内径は、24mm〜40mmで構成される
ことを特徴とするプラズマイオン源質量分析装置。
4. A plasma ion source mass spectrometer comprising: a plasma ion source for ionizing an analysis sample by plasma; and a mass analysis unit for mass analyzing the ionized sample, wherein the mass analysis unit includes a ring electrode. A plasma ion source mass spectrometer, comprising: an ion holding part comprising: a pair of end cap electrodes; and an inner diameter of the ring electrode is 24 mm to 40 mm.
【請求項5】請求項4において、 前記リング電極の外径は、60〜100mmであることを
特徴とするプラズマイオン源質量分析装置。
5. The plasma ion source mass spectrometer according to claim 4, wherein the outer diameter of the ring electrode is 60 to 100 mm.
【請求項6】請求項4において、 前記リング電極に印加する電圧の振幅は、7kV以下で
あることを特徴とするプラズマイオン源質量分析装置。
6. The plasma ion source mass spectrometer according to claim 4, wherein the amplitude of the voltage applied to said ring electrode is 7 kV or less.
【請求項7】分析試料をプラズマによりイオン化するプ
ラズマイオン源と、前記イオン化された試料を質量分析
する質量分析部とを有するプラズマイオン源質量分析装
置の前記質量分析部に備えられるイオン保持機構であっ
て、 当該イオン保持機構は、リング状の電極と、一対の半球
状の電極とから成り、前記リング状電極の内径は24mm
〜40mmで構成されることを特徴とするイオン保持機
構。
7. A plasma ion source mass spectrometer having a plasma ion source for ionizing an analysis sample by plasma and a mass analysis unit for mass spectrometry analysis of the ionized sample is provided by an ion holding mechanism provided in the mass analysis unit. The ion holding mechanism includes a ring-shaped electrode and a pair of hemispherical electrodes, and the inner diameter of the ring-shaped electrode is 24 mm.
An ion holding mechanism characterized in that the ion holding mechanism has a size of about 40 mm.
【請求項8】請求項7において、 前記リング状電極には、7kV以下の電圧が印加される
ことを特徴とするプラズマイオン源質量分析装置。
8. The plasma ion source mass spectrometer according to claim 7, wherein a voltage of 7 kV or less is applied to said ring-shaped electrode.
JP11169291A 1999-03-29 1999-06-16 Plasma ion source mass spectrometer and ion holding mechanism Pending JP2000348669A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11169291A JP2000348669A (en) 1999-03-29 1999-06-16 Plasma ion source mass spectrometer and ion holding mechanism

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8536499 1999-03-29
JP11-85364 1999-03-29
JP11169291A JP2000348669A (en) 1999-03-29 1999-06-16 Plasma ion source mass spectrometer and ion holding mechanism

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000348669A true JP2000348669A (en) 2000-12-15

Family

ID=26426379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11169291A Pending JP2000348669A (en) 1999-03-29 1999-06-16 Plasma ion source mass spectrometer and ion holding mechanism

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000348669A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7375318B2 (en) * 2006-03-09 2008-05-20 Hitachi High-Technologies Corporation Mass spectrometer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7375318B2 (en) * 2006-03-09 2008-05-20 Hitachi High-Technologies Corporation Mass spectrometer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7183346B2 (en) Synchronization of ion production with the periodicity of the discontinuous atmospheric interface
Prazeller et al. Proton transfer reaction ion trap mass spectrometer
JP5497615B2 (en) Mass spectrometer
US7291845B2 (en) Method for controlling space charge-driven ion instabilities in electron impact ion sources
JP2753265B2 (en) Plasma ionization mass spectrometer
CN111684272B (en) Mass spectrometry method and mass spectrometry device
US6797943B2 (en) Method and apparatus for ion mobility spectrometry
JPWO2020240908A1 (en) Mass spectrometry method and mass spectrometer
CN110416059B (en) Sample desorption and ionization device, mass spectrometer using sample desorption and ionization device and analysis method
CN1811408B (en) Internal photoionization ion trap mass analysis device and method
JP3300602B2 (en) Atmospheric pressure ionization ion trap mass spectrometry method and apparatus
Harvey Mass spectrometric detectors for gas chromatography
JP2000348669A (en) Plasma ion source mass spectrometer and ion holding mechanism
JP2000100374A (en) ICP-MS analyzer
Zimmermann et al. An ultracompact photo-ionization time-of-flight mass spectrometer with a novel vacuum ultraviolet light source for on-line detection of organic trace compounds and as a detector for gas chromatography
JP2014123577A (en) Mass spectroscope
JP7435905B2 (en) Mass spectrometer and mass spectrometry method
WO2022201705A1 (en) Mass spectrometry device and mass spectrometry method
JP2000306545A (en) Mass spectrometer and analysis method
Mei et al. New developments in glow discharge mass spectrometry
JP2005243573A (en) Test piece analyzer
JPS63304564A (en) Mass analyzer with atmospheric pressure ionization
Duckworth et al. Ion Traps and Their Application to Elemental Analysis
JPH05258711A (en) Analyzing device for microwave plasma micro-quantity element
JPH10214590A (en) Sample analysis method and device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040203

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040405

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040511

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040708

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050712