JPH01105453A

JPH01105453A - 質量分析装置

Info

Publication number: JPH01105453A
Application number: JP62262355A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Itoi; 弘人糸井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1987-10-17
Filing date: 1987-10-17
Publication date: 1989-04-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は四重極イオントラップを備えた質量分析装置や
フーリエ変換質量分析装置（ＦＴ−ＭＳ）などのように
、パルスイオン化によって生成したイオンを一時的に捕
捉し検出する質量分析装置に関するものである。

（従来の技術）パルスイオン化によって生成されたイオンを一時的に捕
捉し検出する場合、捕捉し得るイオン量はイオンどうし
の衝突、イオンと中性分子の衝突、さらに空間電荷によ
る捕捉場の乱れなどによって制限され、試料濃度が高い
場合、頭打ち現象が起こる。この現象は、三次元四重極
イオントラップに関してはｒＱｕａｄｒｕｐｏｌｅ　Ｍ
ａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ　ａｎｄｉｔｓ　ａ
ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＪの第２０４〜２２２頁に記載
されている。

一定パルス幅のイオン化を行なった場合、そのダイナミ
ックレンジは検出部の感度と最大捕捉イオン量によって
制限され、検出部のみのダイナミックレンジに比べて低
いものとなっていた。例えば三次元四重極イオントラッ
プ質量分析装置においてはダイナミックレンジは一般に
約１０４と言われ、四重極質量分析装置やセクター型質
量分析装置のダイナミックレンジが約１０’であるのと
比べると遥かに低い値となっている。　　　“そこで、
本発明者はパルスイオン化によって生成されたイオンを
一時的に捕捉し検出する方法において、ダイナミックレ
ンジを拡大し感度を向上させるために、イオン量又は試
料濃度を監視し、その値が所定の範囲内にないときは捕
捉イオン量が適量になるようにパルスイオン化時間を変
化させ、かつ、パルスイオン化時間の変化に対応して信
号増幅度を変化させるようにする方法を提案した（特願
昭６０−２８３９７３号参照）。

（発明が解決しようとする問題点）上記の方法では、イオン量又は試料濃度を監視するため
の機構が必要になり、それだけ質量分析装置が複雑化し
、検出時間が長くなる問題がある。

本発明は、装置の大幅な複雑化や検出時間の延長を伴な
わずに、ダイナミックレンジを拡大し、感度を向上させ
ることを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）実施例を示す第１図と第２図を参照して説明すると、本
発明の質量分析装置は、パルスイオン化によって生成さ
れたイオンを一時的に捕捉し検出する動作を繰り返す質
量分析装置において、パルスイオン化強度を変化させる
ことのできるパルスイオン化手段５，６と、検出したイ
オン信号の信号増幅度を変化させることのできる信号増
幅手段９と、最近の１以上のパルスイオン化のイオン信
号強度から次回のパルスイオン化の強度を算出してパル
スイオン化手段５，６を制御するパルスイオン化強度算
出手段１３と、変化させるパルスイオン化強度を補償す
るように次回検出の信号増幅度を算出して信号増幅手段
９を制御する信号増幅度算出手段１４とを備えたもので
ある。

（実施例）第１図は一実施例の四重極イオントラップ質量分析装置
を備えたＧＣ−ＭＳを表わす。

１はガスクロマトグラフであり、そのカラム２が質量分
析装置３に接続されている。

質量分析装置３には四重極イオントラップ電極４が設け
られている。四重極イオントラップ電極４はリング電極
４ａとエンドキャップ電極４ｂ。

４ｃとから構成されている。エンドキャップ電極４ｂに
は導入された試料ガスに対し電子線照射を行なうための
電子線導入口４ｄが設けられ、エンドキャップ電極４ｃ
には捕捉されたイオンを取り出すためのイオン取出し口
４ｅが設けられている。

７は四重極イオントラップ電極４に電場を発生させる高
周波電源であり、イオンの捕捉及び放出を制御して質量
分析動作させるためのものである。

カラム２からの流出ガスは四重極イオントラップ電極４
内に導入される。５は電子線導入口４ｄから四重極イオ
ントラップ電極４内へ電子線を照射する熱電子放出フィ
ラメント、６はフィラメント５からの電子線の放出時間
を制御するパルスイオン化制御器である。四重極イオン
トラップ電極４内に導入された流出ガスはフィラメント
５からの電子線によってイオン化される。

８はイオン取出し口４ｅから引き出されたイオンを検出
するイオン検出器であり、例えば二次型子増倍管などを
使用することができる。９は検出器８の検出信号を増幅
する増幅器であり、信号増幅度（ゲイン）の制御が可能
なものである。

１０は入出力（Ｉ　１０）装置、１１はＣＰＵ、１２は
メモリである。ＣＰＵＩ　１は入出力装置１０を経てイ
オン信号を入力し、メモリ１２に記憶するとともに、パ
ルスイオン化時間を設定し、入出力装置１０を経てパル
スイオン化制御器６ヘパルスイオン化時間制御信号を出
力し、また、パルスイオン化時間の変化に伴なうイオン
量変化を補償するように増幅度を設定し、入出力装置１
０を経て増幅器９へ増幅度制御信号を出力する。したが
って、ＣＰＵｌ０は、第２図に示されるように、最近の
１以上のパルスイオン化のイオン信号強度Ｉｎと基準と
なるイオン信号強度■０から次回のパルスイオン化の強
度を算出するパルスイオン化強度算出手段１３と、変化
させるパルスイオン化強度を補償するように次回検出の
信号増幅度を算出する信号増幅度算出手段１４とを備え
ている。

次に、本実施例の動作の一例を第３図を参照して説明す
る。

ガスクロマトグラフによる分析開始時は試料がガスクロ
マトグラフに注入された直後であり、カラムからはまだ
試料が流出しないため、パルスイオン化時間が最大であ
り、感度が最高になるように設定される。一方、増幅器
９の増幅度は最低値に設定される。

分析開始後、繰り返して検出が行なわれるが、ＣＰＵＩ
Ｉは前回に検出されたイオン信号強度を記憶しており、
次のイオン信号強度が前回と同じであるとしてその時の
捕捉イオン量が基準値Ｎ。

（動作イオン量範囲の上限を適当に下まわる値）になる
ようにパルスイオン化時間が設定され、同時に増幅度も
設定されて検出が行なわれる。

ガスクロマトグラムの保持時間に対応する検出番号の１
〜３はイオン信号強度が基準値Ｎｏに対応するイオン信
号強度Ｉｏに満たないため、パルスイオン化時間が初期
の最大のままで検出番号４の検出が行なわれる。検出番
号４のイオン信号強度がＩｏの３倍となったため、次回
検出番号５も検出番号４と同じイオン信号強度が得られ
るとして、パルスイオン化時間が１／３に、増幅度が３
倍に設定されて検出番号５の検出が行なわれる。

検出番号５のイオン信号強度がＩｏの６倍になったので
、次の検出番号６の検出では、パルスイオン化時間が１
／６に、増幅度が６倍に設定される。

このようにして次々と検出が行なわれ、ピーク終了時、
検出番号１０の検出でイオン信号強度がＩｏに満たなく
なり、検出番号１１の検出からパルスイオン化時間が再
度最大に設定される。

第３図の例によれば、カラムからの試料流出量が実線で
示されるように変化するにもかかわらず、捕捉イオン量
が破線で示されるように変化する。

このことは、ダイナミックレンジが１１〜■２であった
ものが、■１〜工３に拡大されたことを意味している。

このような動作を起こさせるための操作手順を第４図に
より説明する。

初期のパルスイオン化時間を最大時間Ｔｏに設定してお
く。

前回に検出されたイオン信号強度がＩｎであったとする
。基準のイオン信号強度Ｉｏとの比に＝Ｉｏ／Ｉｎを算出する。Ｋが１より大きいとき（ＩｎがＩｏに満た
ないとき）、次回のパルスイオン化時間ＴｎＨを最大の
Ｔｏと設定し、ＫがＫ　ｌｌ１ｉｎと１の間にあるとき
、Ｔｎ＋＋＝ＫＴｏと設定し、ＫがＫｍｉｎより小さい
とき、Ｔｎ＋＋　＝　Ｋｍｉｎ−Ｔｏと設定する。

一方、増幅度ＡをＡ＝Ｔｏ／Ｔｎ＋＋として算出し、増幅度をＡ倍に設定する。

このように設定されたパルスイオン化時間Ｔｎ↑１によ
ってパルスイオン化を行ない、検出を行なうとともに、
設定された増幅度によって増幅し、イオン信号強度Ｉｎ
＋＋を得る。

次回のパルスイオン化では、このイオン信号弾・　　度
Ｉｎ＋＋をＩｎとして記憶し、同様にして次回のパルス
イオン化時間と増幅度を算出する。

上記の説明ではイオン信号強度の予測を直前に検出され
た１回のイオン信号強度に基づいて行なっているが、最
近の２回以上のイオン信号強度とその変化に基づいて行
なうようにすれば、さらにダイナミックレンジを拡大す
ることができる。

第１図の実施例では、増幅器９の増幅度を制御している
が、検出器８に二次電子増倍管を使用した場合には二次
電子増倍管で制御するようにしてもよい。

本発明はイオン源が化学イオン化イオン源（ＣＩ　）　
、Ｌ　Ｄ　（Ｌａｓｅｒ　Ｄｅｓｏｒｐｔ、１ｏｎ）イ
オン源、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ　Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ）イ
オン源の場合にも適用することができる。

また、本発明はＬＣ−ＭＳ　（液体クロマトグラフ質量
分析装置）やＤＩ（直接試料導入法）などにも適用する
ことができる。

（発明の効果）本発明の質量分析装置では、最近の１以上のパルスイオ
ン化のイオン信号強度から次回のパルスイオン化の強度
を設定し、そのパルスイオン化強度の変化を補償するよ
うに次回検出の信号増幅度を設定するようにしたので、
装置の大幅な複雑化や検出時間の延長を伴なわずに、ダ
イナミックレンジを拡大することができる。

また初期のパルスイオン化強度を最大に設定したおくこ
とができるので、検出感度を向上させることができる。

さらに、導入試料の量が増してきてもイオン化の増加分
を小さく抑えるので、イオン化が行なわれる部分の電極
の汚れ具合を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例を示す構成図、第２図は同実施例にお
けるＣＰＵの機能を示すブロック図、第３図は同実施例
の動作の一例を示す図、第４図は同実施例の動作の手順
を示すフローチャート回である。３・・・・・・質量分析装置、４・・・・・・トラップ
電極、５・・・・・・フィラメント、６・・・・・・パ
ルスイオン化制御器、７・・・・・・高周波電源、８・
・・・・・検出器、９・・・・・・増幅器、１０・・・
・・・入出力装置、１１・・・・・・ＣＰＵ、１２・・
・・・・メモリ、１３・・・・・・パルスイオン化強度
算出手段、工４・・・・・・信号増幅度算出手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）パルスイオン化によって生成されたイオンを一時
的に捕捉し検出する動作を繰り返す質量分析装置におい
て、パルスイオン化強度を変化させることのできるパル
スイオン化手段と、検出したイオン信号の信号増幅度を
変化させることのできる信号増幅手段と、最近の１以上
のパルスイオン化のイオン信号強度から次回のパルスイ
オン化の強度を算出して前記パルスイオン化手段を制御
するパルスイオン化強度算出手段と、変化させるパルス
イオン化強度を補償するように次回検出の信号増幅度を
算出して前記信号増幅手段を制御する信号増幅度算出手
段とを備えたことを特徴とする質量分析装置。