JP2001110354A - Quadrupole type plasma ion source mass spectroscope - Google Patents
Quadrupole type plasma ion source mass spectroscopeInfo
- Publication number
- JP2001110354A JP2001110354A JP28313399A JP28313399A JP2001110354A JP 2001110354 A JP2001110354 A JP 2001110354A JP 28313399 A JP28313399 A JP 28313399A JP 28313399 A JP28313399 A JP 28313399A JP 2001110354 A JP2001110354 A JP 2001110354A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quadrupole
- rod
- ions
- aperture
- post
- 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
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 14
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 abstract description 2
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 abstract description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 70
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 10
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000006199 nebulizer Substances 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005685 electric field effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000001095 inductively coupled plasma mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000000121 microwave-induced plasma mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、試料中の微量不純
物の同定・定量を行なうプラズマイオン源質量分析装置
に関する。プラズマイオン源質量分析装置とは誘導結合
プラズマ質量分析装置(ICP−MSと呼ぶ)およびマ
イクロ波誘導プラズマ質量分析装置(MIP−MSと呼
ぶ)を含むものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma ion source mass spectrometer for identifying and quantifying trace impurities in a sample. The plasma ion source mass spectrometer includes an inductively coupled plasma mass spectrometer (referred to as ICP-MS) and a microwave induction plasma mass spectrometer (referred to as MIP-MS).
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のICP質量分析装置の主要構成を
図6を用いて説明する。図6において、3はプラズマ発
生装置である。分析する試料1はネブライザー2で霧状
にされ、プラズマ発生装置3によって発生したプラズマ
に導入されてイオン化する。4はサンプリングコーン、
5はスキマーコーンである。サンプリングコーン4は鈍
角の円錐先端に径が0.8から1.2mmの穴の開いた形状をし
ており、スキマーコーン5は鋭角の円錐先端に径が0.3
から0.6mmの穴の開いた形状をしている。サンプリング
インターフエ−スは、サンプリングコーン4とスキマー
コーン5で構成されている。サンプリングコーン4とス
キマーコーン5の間は、分析時には図示していない真空
ポンプ(一般的にはロ一タリーポンプが使用される)に
より1Torr程度に排気される。7はイオンレンズ系、8
はマスフィルター、9は検出器、12はデータ処理部で
ある。イオンレンズ系7の設置された部屋と検出器9の
設置された部屋は、別の2つの真空ポンプ61、62に
より排気されており、イオンレンズ系7の設置された部
屋で10−4Torr程度に、検出器9の設置された部屋で
10−6Torr程度の真空に維持される。なおこれらの真
空ポンプ61、62は、ターボ分子ポンプや油拡散ポン
プが一般的に使用されている。2. Description of the Related Art The main structure of a conventional ICP mass spectrometer will be described with reference to FIG. In FIG. 6, reference numeral 3 denotes a plasma generator. The sample 1 to be analyzed is atomized by a nebulizer 2 and introduced into the plasma generated by the plasma generator 3 to be ionized. 4 is a sampling cone,
5 is a skimmer cone. The sampling cone 4 has a shape with a hole with a diameter of 0.8 to 1.2 mm at the tip of an obtuse cone, and the skimmer cone 5 has a diameter of 0.3 at the tip of an acute cone.
It has a shape with a hole of 0.6mm from. The sampling interface includes a sampling cone 4 and a skimmer cone 5. During the analysis, the space between the sampling cone 4 and the skimmer cone 5 is evacuated to about 1 Torr by a vacuum pump (not shown) (a rotary pump is generally used). 7 is an ion lens system, 8
Denotes a mass filter, 9 denotes a detector, and 12 denotes a data processing unit. The installed room detector 9 and the installed room ion lens system 7, another two vacuum pumps 6 and 62 are evacuated by, 10-4 in the installed room ion lens system 7 A vacuum of about 10 −6 Torr is maintained at about 10 Torr in the room where the detector 9 is installed. Note these vacuum pumps 61 and 62 2, a turbo molecular pump and an oil diffusion pump is generally used.
【0003】プラズマPでイオン化した試料はプラズマ
Pの光と共に、サンプリングコーン4およびスキマーコ
ーン5の穴を通過してイオンレンズ系7に到達する。イ
オンレンズ系7は、到達したイオンと光のうちイオンの
みをマスフィルター8に導く働きをしている。後段の検
出器9にはチャンネルトロンや二次電子増倍管が用いら
れイオンと共に紫外線をも感知してしまうためプラズマ
の強力な光を遮蔽する機能を持たせてある。具体的には
サンプリングコーン4およびスキマーコーン5の穴を突
きぬける中心軸上にストッパ(遮蔽板)を配置したり、
イオン軌道を曲げるなどして直進する光成分を遮蔽す
る。マスフィルター8は、マスフィルター8に到達した
イオンのうち、所定の質量のイオンのみを通過させる働
きをしている。マスフィルター8としては例えば四重極
質量分析計が使用される。検出器9はマスフィルター8
を通過したイオンを検出し、検出したイオンを電気信号
としてデータ処理部12に送る。データ処理部12で
は、検出器9で検出されたときのマスフィルター8の設
定の値から、イオンの質量を算出してイオン種の同定を
行なう。そして、データ処理部12は、検出器9の検出
強度から同定したイオンすなわち試料中の不純物の濃度
を算出する。The sample ionized by the plasma P passes through the holes of the sampling cone 4 and the skimmer cone 5 together with the light of the plasma P and reaches the ion lens system 7. The ion lens system 7 functions to guide only ions of the arrived ions and light to the mass filter 8. The detector 9 at the subsequent stage uses a channeltron or a secondary electron multiplier, and has a function of shielding strong plasma light because it detects ultraviolet rays together with ions. Specifically, a stopper (shielding plate) is arranged on a central axis that penetrates the holes of the sampling cone 4 and the skimmer cone 5,
Bending the ion trajectory blocks the light component that goes straight. The mass filter 8 has a function of passing only ions having a predetermined mass out of the ions that have reached the mass filter 8. As the mass filter 8, for example, a quadrupole mass spectrometer is used. The detector 9 is a mass filter 8
Then, the detected ions are sent to the data processing unit 12 as electric signals. The data processing unit 12 calculates the mass of the ion from the value of the setting of the mass filter 8 when detected by the detector 9 and identifies the ion species. Then, the data processing unit 12 calculates the concentration of the ion identified from the detection intensity of the detector 9, that is, the impurity concentration in the sample.
【0004】マスフィルター8として四重極質量分析計
が使用されたプラズマイオン源質量分析装置において、
プラズマ発生装置3で発生したイオンは、サンプリング
コーン4、スキマーコーン5の穴を通過して真空に引か
れたイオンレンズ系7の設置された部屋に導入され、更
に四重極質量分析計に引き込まれイオンの質量電荷比毎
に分離されて検出器9に到達し検出される。この四重極
質量分析計は図5に示すように互いに平行に配置された
4本の双曲線状または円柱状のロッド電極を備えてお
り、その相対向するロッド電極のおのおのに±(U+V
cosωt)なる直流電圧と高周波電圧とを重畳したも
のを印加する。直交する2対の電極に印加された電圧に
より電極間空間にx軸方向とy軸方向の電場が形成さ
れ、イオン源からこの空間にz軸方向から導入されたイ
オンはx軸およびy軸方向の力を受ける。電圧(U,
V)、四重極電極間距離、周波数、の条件のもとである
特定の質量電荷比(m/e)を有するイオンのみがx軸
およびy軸方向に電極内で振動しながら四重極電極間を
z軸方向に通過することができる。その他の質量電荷比
(m/e)を有するイオンは振幅が増大し四重極に捕ら
えられるか四重極間から外部へ放出され、検出器9には
至らない。マスフィルター8はこのように作用するので
印加する電圧(U,V)を順次変更することにより特定
される質量電荷比(m/e)のイオン毎に検出し、スペ
クトルを得ることができるのであるが、この検出器9に
到達し検出されるイオンの中には特定した質量電荷比
(m/e)以外のイオンが若干ノイズとして含まれてお
り、これを一般にバックグランドノイズと称している。
因みに、この四重極質量分析計に引き込まれイオンの数
は一般に1012/sec以上のオーダーであるが、検出
器において特定した種類以外のイオンが10/sec程度
の数到達し検出されてしまうという状況である。In a plasma ion source mass spectrometer using a quadrupole mass spectrometer as the mass filter 8,
The ions generated by the plasma generator 3 are introduced into the room in which the ion lens system 7 is evacuated after passing through the holes of the sampling cone 4 and the skimmer cone 5, and further drawn into the quadrupole mass spectrometer. The ions are separated for each mass-to-charge ratio and reach the detector 9 and are detected. This quadrupole mass spectrometer is provided with four hyperbolic or cylindrical rod electrodes arranged parallel to each other as shown in FIG. 5, and ± (U + V
A superimposed DC voltage and high-frequency voltage (cos ωt) is applied. Electric fields in the x-axis direction and the y-axis direction are formed in the space between the electrodes by the voltages applied to the two pairs of orthogonal electrodes, and ions introduced from the ion source into this space from the z-axis direction are in the x-axis and y-axis directions. Receive the power of Voltage (U,
V) Only ions having a specific mass-to-charge ratio (m / e) under the conditions of the distance between the quadrupole electrodes and the frequency oscillate in the x-axis and y-axis directions inside the quadrupole. It can pass between the electrodes in the z-axis direction. Ions having other mass-to-charge ratios (m / e) increase in amplitude and are caught by the quadrupole or discharged outside from between the quadrupoles, and do not reach the detector 9. Since the mass filter 8 operates in this way, the spectrum can be obtained by detecting for each ion having the specified mass-to-charge ratio (m / e) by sequentially changing the applied voltage (U, V). However, some ions other than the specified mass-to-charge ratio (m / e) are included as noise slightly in the ions reaching the detector 9 and detected, and this is generally called background noise.
Incidentally, the number of ions drawn into this quadrupole mass spectrometer is generally on the order of 10 12 / sec or more, but ions other than the type specified in the detector reach about 10 / sec and are detected. That is the situation.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的課題は、
上記の問題点を解決すること、すなわちバックグランド
ノイズを少なくし、微量元素の検出の精度を確保するプ
ラズマイオン源質量分析装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide:
An object of the present invention is to solve the above problems, that is, to provide a plasma ion source mass spectrometer that reduces background noise and ensures the accuracy of detection of trace elements.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、四重極メイン
ロッドの下流側に四重極のポストロッドを配設し、該ポ
ストロッドに高周波成分が主で直流成分は30V以下に
された電圧を印加すると共に、検出器とポストロッド間
に配置されたアパーチャの開口径をメインロッドの相対
向する電極間距離の1/2以下に小さくする。更に該ア
パーチャの開口部長さを開口径以上となるようにポスト
ロッド側に延在させ、該アパーチャには負電位を印加す
る。According to the present invention, a quadrupole post rod is provided downstream of a quadrupole main rod, and the post rod has a high frequency component mainly and a direct current component of 30 V or less. A voltage is applied, and the opening diameter of an aperture disposed between the detector and the post rod is reduced to 1 / or less of the distance between opposed electrodes of the main rod. Further, the aperture length of the aperture is extended toward the post rod side so as to be equal to or longer than the aperture diameter, and a negative potential is applied to the aperture.
【0007】[0007]
【発明の実施の態様】本発明は、プラズマ発生装置3の
プラズマトーチでプラズマ中に混入されている試料の陽
イオンをサンプリングしてマスフィルター8の状態に対
応する質量と電荷のイオンのみを検出するようにし、マ
スフィルター8の状態を順次変更することで異なる質量
と電荷のイオンを検出して質量スペクトルを得るプラズ
マイオン源質量分析装置において、四重極メインロッド
下流領域の現象に着目したものであり、その部分の詳細
図である図4を参照して本発明が問題とする現象をを説
明する。四重極質量分析装置においてはバックグランド
ノイズという現象があることはよく知られており、その
標準偏差値の3倍の信号が検出の限界であるといわれて
いる。したがって、バックグランドノイズを少なくする
ことは四重極質量分析装置の検出限界を向上させること
に直結する。導入されたイオンの内、印加電圧(U,
V)、四重極電極間距離、周波数、の条件のもとである
特定の質量電荷比(m/e)を有するイオンのみがx軸
およびy軸方向に振動しながら四重極電極81間をz軸方
向に通過し、出口アパーチャ83の開口穴を経て検出部に
出射される。この出口アパーチャ83を通過したイオンは
正電位のリペラー電極91からの反発力を受けて二次電子
増倍管等の検出器9に導かれ、検出される。検出器9で
検出するに際し、検出したイオンの中に、この特定の質
量電荷比(m/e)でないイオンが混在しているという
現象があり、この混在するイオンを一般にバックグラン
ドノイズと称している。四重極電極81間の空間に導入さ
れたイオンは該空間の電界によりx軸およびy軸方向に
電極内で振動しながらz軸方向へ進み、特定の質量電荷
比(m/e)を有していないイオンは振幅が増大し四重
極電極81に捕らえられるか四重極電極81の間隙から外部
へ放出され、理論上は検出部9には至らないはずである
が、実際にはごく微量の当該イオンが四重極電極間距離
を通過し、検出部9に到達してしまう。そしてこの現象
が分析精度に一つの限界を与えることになる。本出願人
はこの現象に着目し、種々の条件を変えながら観察を重
ねたところ、四重極電極81間にイオンが入ると四重極に
印加される電圧・周波数値に依存しないバックグランド
成分が検出器9によって常に検出されること、そしてそ
の量は出口アパーチャ83の開口径が大きいほどバックグ
ランドレベルが大きくなることを発見した。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention detects only ions of mass and charge corresponding to the state of the mass filter 8 by sampling cations of a sample mixed in the plasma with a plasma torch of a plasma generator 3. In the plasma ion source mass spectrometer that obtains a mass spectrum by detecting ions of different masses and charges by sequentially changing the state of the mass filter 8, a phenomenon in a downstream region of a quadrupole main rod is focused. The phenomenon that is a problem of the present invention will be described with reference to FIG. It is well known that a quadrupole mass spectrometer has a phenomenon called background noise, and it is said that a signal three times its standard deviation is the limit of detection. Therefore, reducing the background noise is directly linked to improving the detection limit of the quadrupole mass spectrometer. The applied voltage (U,
V), only ions having a specific mass-to-charge ratio (m / e) under the conditions of the distance between the quadrupole electrodes and the frequency, vibrate in the x-axis and y-axis directions, and In the z-axis direction, and is emitted to the detection unit via the opening hole of the exit aperture 83. The ions passing through the exit aperture 83 receive a repulsive force from the repeller electrode 91 having a positive potential, are led to a detector 9 such as a secondary electron multiplier, and are detected. Upon detection by the detector 9, there is a phenomenon that ions having a specific mass-to-charge ratio (m / e) are mixed in the detected ions, and the mixed ions are generally referred to as background noise. I have. The ions introduced into the space between the quadrupole electrodes 81 travel in the z-axis direction while vibrating in the x- and y-axis directions due to the electric field in the space, and have a specific mass-to-charge ratio (m / e). Ions that have not been increased in amplitude and are caught by the quadrupole electrode 81 or are emitted to the outside from the gap between the quadrupole electrodes 81, and should theoretically not reach the detection unit 9, but actually, they are extremely small. A small amount of the ions pass through the distance between the quadrupole electrodes and reach the detection unit 9. And this phenomenon gives a limit to the analysis accuracy. The present applicant focused on this phenomenon and repeated observations while changing various conditions.When ions entered between the quadrupole electrodes 81, the background component independent of the voltage / frequency value applied to the quadrupole was observed. Is always detected by the detector 9, and the amount thereof is found to be larger as the opening diameter of the exit aperture 83 is larger.
【0008】上記の知見に基づいて、まず出口アパーチ
ャ83の開口径を小さくすることが考えられるが、そうす
ると四重極電極81間をz軸方向に通過したイオンの内、
開口部を通過出来ないで遮蔽されてしまうイオンの数が
多くなり、検出信号が弱いものとなってしまう。すなわ
ちバックグランドノイズと共に信号分も低下してしまう
ため、必ずしもS/N比は向上しない。四重極電極81間
をz軸方向に通過したイオンをこの出口アパーチャ83の
小さい開口穴を通過させるための工夫が必要である。そ
こで本出願人は、四重極メインロッド電極の下流側に隣
接してポストロッド82を配設し、該ポストロッド82には
直流成分を低く押さえ、高周波成分だけが印加されるよ
うにして、質量電荷比(m/e)によらずすべての陽イ
オンをz軸に集束させるようにすることを発明した。こ
のことにより、四重極電極81間をz軸方向に通過したイ
オンをz軸近傍に収束させ、小さい開口穴の出口アパー
チャ83を効率よく、通過させるようにした。図1に示す
ようにポストロッド82はメインロッド81と同じく四重極
構造でメインロッド81の延長線上に配置されるが、両者
間には間隙が設けられ、電気的には直流成分は絶縁され
ている。[0008] Based on the above findings, it is conceivable to first reduce the opening diameter of the exit aperture 83. If this is done, of the ions passing between the quadrupole electrodes 81 in the z-axis direction,
The number of ions that cannot pass through the opening and are shielded increases, resulting in a weak detection signal. That is, since the signal component is reduced together with the background noise, the S / N ratio is not necessarily improved. It is necessary to devise a technique for allowing the ions passing between the quadrupole electrodes 81 in the z-axis direction to pass through the small opening of the exit aperture 83. Therefore, the present applicant arranges a post rod 82 adjacent to the downstream side of the quadrupole main rod electrode, and holds down the DC component to the post rod 82 so that only the high frequency component is applied. We have invented that all cations are focused on the z-axis regardless of the mass-to-charge ratio (m / e). As a result, ions passing between the quadrupole electrodes 81 in the z-axis direction are converged to the vicinity of the z-axis, and efficiently pass through the exit aperture 83 having a small opening. As shown in FIG. 1, the post rod 82 has the same quadrupole structure as the main rod 81 and is arranged on the extension of the main rod 81, but a gap is provided between the two and the DC component is electrically insulated. ing.
【0009】上述したようにこのポストロッド82に高周
波成分が主で直流成分は30V以下にされた電圧を印加
するするのであるが、四重極にそのような電圧が加えら
れるとイオンの振動振幅は小さくなりイオンビームがz
軸近傍に収束する現象について説明する。この種四重極
質量分析計においては原理上、イオンが四重極電極にz
軸方向から入射すると、イオンのx軸およびy軸方向の
運動はMathiew方程式と呼ばれる式で表されることが知
られている。そしてその安定解の領域は図2に示すよう
に縦軸にα、横軸にqをとった図で横軸を底辺とする三
角形状となっている。ここで α=8eU/mr0 ・
ω2 , q=4eV/mr0 ・ω2 でUは直流電
圧、Vは高周波のピーク値、eは電子の電荷、mはイオ
ンの質量、r0は相対向する電極間距離の半分そしてω
は高周波の角速度である。ある質量をもつイオンは、r
0 ,ω,U,Vの値が決められると(α,q)平面上
の1点が定まる。α,qの定義からα/2q=U/Vの
関係が与えられるが、この式は(α,q)平面上の原点
を通り勾配はU,Vの値により決まる直線であって、質
量数に無関係に定まる。このU/Vの比を決めると、す
べての異なる質量のイオンはこの直線上に並ぶことにな
る。これを質量走査線と呼び該質量走査線上に並ぶすべ
てのイオン群の内、安定領域に入るイオンのみが四重極
電場をz軸方向に通過できることになる。マスフィルタ
ーとしての本来的機能はある特定のイオンのみを通過さ
せ、他のイオンはx軸およびy軸方向の振動が発振して
z方向に通過させないことにあるので、メインロッドに
かけるU/V値を大きくし質量走査線の勾配が高くなっ
て三角形状の安定領域の頂点近傍を通るようにし、他の
イオンとの分離を行わせるようにするが、ポストロッド
においては既に分離が行われz軸を通過したイオンをz
軸近傍に収束させたいのであるから、その四重極電極に
かける電圧は直流電圧値Uを低く押さえ、安定領域の底
辺近傍の電場を作るようにするのである。すなわち、α
=8eU/mr0 ・ω2 ,q=4eV/mr0 ・ω
2 なる関係から(α,q)平面は両軸ともe/mr0
・ω2 なるパラメータについて共通しているので、
そのまま(U,V)平面に対応させることができ、U値
を低くするということは安定領域に多くの異なる質量の
イオンが含まれる電場ということになる。この電場で受
けるイオンの振動の振幅は小さくなりすべてのイオンは
z軸近傍に収束するということになる。As described above, a voltage whose main component is a high frequency component and whose DC component is 30 V or less is applied to the post rod 82. When such a voltage is applied to the quadrupole, the vibration amplitude of the ions is increased. Becomes smaller and the ion beam becomes z
The phenomenon of convergence near the axis will be described. In this type of quadrupole mass spectrometer, in principle, ions are applied to the quadrupole electrode by z
It is known that when incident from the axial direction, the movement of ions in the x-axis and y-axis directions is represented by an equation called Mathiew equation. As shown in FIG. 2, the region of the stable solution has a triangular shape in which the vertical axis is α and the horizontal axis is q, and the horizontal axis is the base. Where α = 8 eU / mr 0 ·
ω 2 , q = 4 eV / mr 0 · ω 2, where U is a DC voltage, V is the peak value of a high frequency, e is the charge of an electron, m is the mass of an ion, r 0 is half the distance between opposing electrodes, and ω
Is the angular velocity of the high frequency. An ion with a certain mass is r
When the values of 0 , ω, U, and V are determined, one point on the (α, q) plane is determined. The relationship of α / 2q = U / V is given from the definition of α, q. This equation is a straight line that passes through the origin on the (α, q) plane and whose gradient is determined by the values of U and V. Is determined independently of Once this U / V ratio is determined, all ions of different masses will be on this line. This is called a mass scanning line, and among all the ion groups arranged on the mass scanning line, only ions entering the stable region can pass through the quadrupole electric field in the z-axis direction. The primary function of the mass filter is to allow only certain ions to pass and other ions to oscillate in the x-axis and y-axis directions and not pass in the z-direction. The value is increased and the slope of the mass scan line is increased to pass near the apex of the triangular stable region so as to cause separation from other ions. The ion passing through the axis is z
Since it is desired to converge near the axis, the voltage applied to the quadrupole electrode keeps the DC voltage value U low so that an electric field near the bottom of the stable region is created. That is, α
= 8 eU / mr 0 · ω 2 , q = 4 eV / mr 0 · ω
From the relationship 2, the (α, q) plane is e / mr 0 for both axes.
Because it is common for · ω 2 becomes parameter,
It can correspond to the (U, V) plane as it is, and lowering the U value means an electric field in which many different mass ions are included in the stable region. The amplitude of the vibration of the ions received by this electric field becomes small, and all the ions converge near the z-axis.
【0010】そこで、本発明では図1に示すようにメイ
ンロッド81の下流部に30V以下の直流電圧を印加する
ポストロッド82を設けて、出口アパーチャ83の開口径を
相対向する電極間距離の半分r0 以下とすることに想
到した。また、メインロッドによって分離されz軸方向
に通過したイオンを効率よく検出器に到達させるため
に、前記出口アパーチャに負の電位を印加して陽イオン
を積極的に引出すようにするようにした。この引出し効
果は開口部をポストロッド側に延在させ、その通過距離
を長くすることで更に向上させるようにした。なお、バ
ックグランドノイズの現象については現在のところ完全
に解明されていないこともあって、その解決手段として
の本発明の作用についての解析は必ずしも十分にできて
いないが、実験的に効果を確認しつつ本発明の構成に至
ったものである。Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 1, a post rod 82 for applying a DC voltage of 30 V or less is provided downstream of the main rod 81, and the opening diameter of the exit aperture 83 is adjusted to the distance between the opposed electrodes. half was conceived to be a r 0 or less. Further, in order to allow ions separated by the main rod and passing in the z-axis direction to reach the detector efficiently, a negative potential is applied to the outlet aperture to positively extract positive ions. The draw-out effect is further improved by extending the opening toward the post rod and increasing the passage distance. Although the background noise phenomenon has not been completely elucidated at present, the effect of the present invention as a solution has not been sufficiently analyzed, but the effect has been confirmed experimentally. Thus, the configuration of the present invention has been achieved.
【0011】[0011]
【実施例1】図3に示すように従来の四重極プラズマイ
オン源質量分析装置において、四重極メインロッド81の
下流側に間隙を介して四重極ポストロッド82を配設す
る。該メインロッドと該ポストロッドは対応する電極毎
にコンデンサCで接続し、直流成分はカットし高周波成
分のみがポストロッド82にもかかるようにする。また該
ポストロッドには5MΩの抵抗器Rを介して低電圧の直
流電源20と接続して直流低電圧を加えるようにする。出
口アパーチャ83は開口径を電極間距離2r0 の1/3
程度(2〜3mm)とし、ポストロッド側端面を円錐形状
にして開口部長さを開口径より大きくし、5〜6mmす
る。そしてこの出口アパーチャ83には直流の負電圧源21
から−500Vを印加する。Embodiment 1 As shown in FIG. 3, in a conventional quadrupole plasma ion source mass spectrometer, a quadrupole post rod 82 is disposed downstream of a quadrupole main rod 81 with a gap therebetween. The main rod and the post rod are connected by a capacitor C for each corresponding electrode, so that the DC component is cut and only the high frequency component is applied to the post rod 82. The post rod is connected to a low voltage DC power supply 20 via a 5 MΩ resistor R to apply a low DC voltage. Exit aperture 83 one third of the distance between the electrodes 2r 0 opening diameter
(2 to 3 mm), the post rod side end face is formed in a conical shape, and the length of the opening is made larger than the opening diameter to be 5 to 6 mm. The outlet aperture 83 has a DC negative voltage source 21.
From -500 V is applied.
【0012】[0012]
【発明の効果】本発明は、四重極メインロッドの下流側
に四重極のポストロッドを配設し、該ポストロッドには
高周波成分が主で直流成分は30V以下にされた電圧が
印加されるようにしたプラズマイオン源質量分析装置で
あるので、四重極メインロッドで分離され、z軸方向に
通過したイオンを前記四重極のポストロッドによる電界
の作用でz軸近傍に収束させることができ、出口アパー
チャの開口部を通して該イオンを効率的に検出部に導入
することができる。また、検出器とポストロッド間に配
置された出口アパーチャの開口径をメインロッドの相対
向する電極間距離の1/2以下としたことによりバック
グランドノイズを軽減することができ、上記の四重極の
ポストロッドによる電界作用とあいまって、装置の検出
限界を決めるバックグランドノイズによる影響を小さく
したことと検出感度向上を両立させ、より低濃度の不純
物の検出が可能となった。因みに従来技術では1ppbの
バリウム強度が1×105cpsに対してバックグランド
ノイズが10cps程度だったが、本発明によるとバリウ
ム強度は従来と変わらずに、バックグランドノイズは3
cps以下になった。更に、アパーチャの開口部長さを開
口径以上となるようにポストロッド側に延在させ、該ア
パーチャには負電位を印加するようにしたことにより、
イオンの検出効率を一層高めることができ、低濃度の不
純物の検出機能を向上させた。According to the present invention, a quadrupole post rod is provided downstream of a quadrupole main rod, and a high-frequency component is mainly applied to the post rod, and a voltage having a DC component of 30 V or less is applied. Since the plasma ion source mass spectrometer is configured to be separated, ions separated by the quadrupole main rod and passed in the z-axis direction are converged to the vicinity of the z-axis by the action of the electric field by the quadrupole post rod. The ions can be efficiently introduced into the detection unit through the opening of the exit aperture. In addition, the background noise can be reduced by setting the opening diameter of the exit aperture arranged between the detector and the post rod to be の or less of the distance between the opposing electrodes of the main rod. Combined with the electric field effect of the pole post rod, the effect of the background noise, which determines the detection limit of the device, was reduced, and the detection sensitivity was improved. Thus, it was possible to detect lower-concentration impurities. In the prior art, the barium intensity of 1 ppb was 1 × 10 5 cps and the background noise was about 10 cps. However, according to the present invention, the barium intensity was the same as the conventional one and the background noise was 3 cps.
It became less than cps. Further, by extending the opening length of the aperture toward the post rod side so as to be equal to or larger than the opening diameter, by applying a negative potential to the aperture,
The ion detection efficiency can be further improved, and the function of detecting low-concentration impurities has been improved.
【図1】本発明の主要部であるマスフィルター下流部か
ら検出器まわりの構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration around a detector from a downstream part of a mass filter which is a main part of the present invention.
【図2】四重極質量分析計の質量走査線と安定線図。FIG. 2 is a mass scanning line and a stability diagram of a quadrupole mass spectrometer.
【図3】実施例におけるポストロッドまわりの構成を示
す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration around a post rod in the embodiment.
【図4】従来のマスフィルター下流から検出器まわりの
構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a configuration around a detector from the downstream of a conventional mass filter.
【図5】四重極電極構造と印加電圧を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a quadrupole electrode structure and an applied voltage.
【図6】従来のICP質量分析装置の主要構成を示す
図。FIG. 6 is a diagram showing a main configuration of a conventional ICP mass spectrometer.
1 試料 8 マスフィルター 2 ネブライザ 81 メインロッド 3 プラズマ発生装置 82 ポストロッド 4 サンプリングコーン 83 出口アパーチャ 5 スキマーコーン 9 検出器 61,62 真空ポンプ 91 リペラー電極 7 イオンレンズ系 10 引出し電極 20 直流低電圧源 12 データ処理部 21 負電圧源1 sample 8 mass filter 2 nebulizer 81 main rod 3 plasma generator 82 post rod 4 sampling cone 83 outlet aperture 5 skimmer cone 9 detector 6 1, 6 2 vacuum pump 91 repeller electrode 7 ion lens system 10 extraction electrode 20 a DC low voltage Source 12 Data processing unit 21 Negative voltage source
Claims (2)
ストロッドを配設し、該ポストロッドには高周波成分が
主で直流成分は30V以下にされた電圧が印加されると
共に、前記ポストロッドと検出器間に配置される出口ア
パーチャの開口径をメインロッドの相対向する電極間距
離の1/2以下とし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 quadrupole post rod is disposed downstream of a quadrupole main rod, and a high-frequency component is mainly applied to the post rod, and a DC component having a voltage of 30 V or less is applied to the post rod. A mass spectrometer for a plasma ion source, wherein an opening diameter of an exit aperture arranged between the post rod and a detector is set to be equal to or less than half a distance between opposed electrodes of a main rod.
となるようにポストロッド側に延在させ、該アパーチャ
には負電位を印加する請求項1に記載のプラズマイオン
源質量分析装置。2. The plasma ion source mass spectrometer according to claim 1, wherein the length of the opening of the outlet aperture is extended toward the post rod so as to be longer than the opening diameter, and a negative potential is applied to the aperture.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28313399A JP2001110354A (en) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | Quadrupole type plasma ion source mass spectroscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28313399A JP2001110354A (en) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | Quadrupole type plasma ion source mass spectroscope |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001110354A true JP2001110354A (en) | 2001-04-20 |
Family
ID=17661664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28313399A Pending JP2001110354A (en) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | Quadrupole type plasma ion source mass spectroscope |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001110354A (en) |
-
1999
- 1999-10-04 JP JP28313399A patent/JP2001110354A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6593548B2 (en) | Mass spectrometer and ion detector | |
CN110637352B (en) | Ion transport from electron ionization sources | |
JP3653504B2 (en) | Ion trap mass spectrometer | |
WO2010036633A1 (en) | Portable loeb-eiber mass spectrometer | |
JP3570393B2 (en) | Quadrupole mass spectrometer | |
CN110573865B (en) | Inorganic and organic mass spectrometry systems and methods of use | |
US10930487B2 (en) | Double bend ion guides and devices using them | |
JPH10188878A (en) | Ion detector | |
CN103650101A (en) | Triple quadrupole type mass spectrometer | |
US6621078B2 (en) | Ion trapping device | |
US11348779B2 (en) | Ion detection device and mass spectrometer | |
JPH1012188A (en) | Atmospheric pressure ionization ion trap mass spectrometry method and apparatus | |
JPH09306418A (en) | Plasma ion source mass analyzer | |
JPH087829A (en) | Plasma mass spectrometer | |
JP2001110354A (en) | Quadrupole type plasma ion source mass spectroscope | |
US11756780B2 (en) | Multipole assembly configurations for reduced capacitive coupling | |
US12051584B2 (en) | ION interfaces and systems and methods using them | |
US7126116B2 (en) | Mass spectrometer | |
JP2002117802A (en) | Overhead acceleration time-of-flight type mass spectrometry apparatus | |
CN115346855A (en) | hybrid mass spectrometer | |
WO2014144667A2 (en) | Ion trap with radial opening in ring electrode | |
JP2001110352A (en) | Quadrupole type plasma ion source mass spectroscope | |
US20250029826A1 (en) | Mass Spectrometer | |
JPS61107650A (en) | Quadrupole mass spectrometer | |
RU148282U1 (en) | ENERGY ION FILTER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040526 |