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JPH07282772A - Fourier transform mass spectrometer - Google Patents

Fourier transform mass spectrometer

Info

Publication number
JPH07282772A
JPH07282772A JP6076116A JP7611694A JPH07282772A JP H07282772 A JPH07282772 A JP H07282772A JP 6076116 A JP6076116 A JP 6076116A JP 7611694 A JP7611694 A JP 7611694A JP H07282772 A JPH07282772 A JP H07282772A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion
electric field
accelerating
fourier transform
mass spectrometer
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
JP6076116A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norihiro Naito
統広 内藤
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.)
Nikkiso Co Ltd
Original Assignee
Nikkiso Co 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 Nikkiso Co Ltd filed Critical Nikkiso Co Ltd
Priority to JP6076116A priority Critical patent/JPH07282772A/en
Publication of JPH07282772A publication Critical patent/JPH07282772A/en
Pending legal-status Critical Current

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 環状イオン電流の軌道半径を大きく設定でき
ると共に、共鳴信号波形を適正に維持して、高質量域物
質に対しても好適に適用することができる、新規なフー
リエ変換質量分析装置を得る。 【構成】 高真空分析器10と、この分析器の外部に配
置されるイオン源12と、この両者間に設けられるイオ
ン加速・収束系14とから構成される。そして、このイ
オン加速・収束系14においては、イオン源12からの
イオンを加速電場部24により加速して磁場B内部に導
入し、これにより円運動による非コヒーレントな環状イ
オン電流18を形成し、この非コヒーレントな環状イオ
ン電流の円軌道の一部を、イオンのサイクロトロン共鳴
周波数ωの交流電場により切除して、イオンのコヒー
レント化を行うよう構成する。
(57) [Abstract] [Purpose] A novel Fourier transform that can set the orbital radius of the cyclic ion current to a large value and can properly maintain the resonance signal waveform, and can be suitably applied to high-mass range substances. Obtain a conversion mass spectrometer. [Structure] A high-vacuum analyzer 10, an ion source 12 arranged outside the analyzer, and an ion acceleration / focusing system 14 provided between them. In the ion accelerating / focusing system 14, the ions from the ion source 12 are accelerated by the accelerating electric field section 24 and introduced into the magnetic field B, thereby forming a noncoherent annular ion current 18 due to circular motion. A part of the circular orbit of the non-coherent annular ion current is excised by an alternating electric field of the cyclotron resonance frequency ω c of the ion to make the ion coherent.

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、各種の試料、例えば蛋
白、ペプチド等の生体高分子の成分を、そのイオンから
定量分析するためのフーリエ変換質量分析装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Fourier transform mass spectrometer for quantitatively analyzing various samples, for example, biopolymer components such as proteins and peptides from their ions.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、各種試料成分のイオンを高真空
分析器内の静磁場内で強制円運動、すなわち環状イオン
ビーム(電流)を形成させて、この環状イオン電流に信
号発信器を介してイオンサイクロトロン共鳴を励起さ
せ、この共鳴信号をフーリエ変換することにより、前記
イオンすなわち試料成分の質量を定量するように構成し
た、いわゆるフーリエ変換質量分析装置は公知である。
2. Description of the Related Art Generally, ions of various sample components are forced to perform a circular motion in a static magnetic field in a high vacuum analyzer, that is, an annular ion beam (current) is formed, and this annular ion current is passed through a signal transmitter. A so-called Fourier transform mass spectrometer is known which is configured to quantify the mass of the ion, that is, the sample component by exciting the ion cyclotron resonance and Fourier transforming the resonance signal.

【0003】なお、フーリエ変換に際しては、イオンの
サイクロトロン運動の励起とコヒーレント化は、信号発
信器で同時に行われ、そしてこのコヒーレント化された
環状イオン電流により信号受信器が共鳴周波数を検出す
るよう構成されている。
In the Fourier transform, excitation and coherence of cyclotron motion of ions are simultaneously performed by a signal oscillator, and the signal receiver detects a resonance frequency by the coherent annular ion current. Has been done.

【0004】従って、この種の質量分析装置によれば、
各種の試料をイオン化することにより、これらの成分を
比較的容易に分析することができる。
Therefore, according to this type of mass spectrometer,
By ionizing various samples, these components can be analyzed relatively easily.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のフーリエ変換質量分析装置は、以下に述べるよ
うな基本的な難点を有していた。
However, the above-mentioned conventional Fourier transform mass spectrometer has the following basic drawbacks.

【0006】すなわち、前記従来のフーリエ変換質量分
析装置(以下、従来装置と略称する)は、その試料成分
のイオン化励起、コヒーレント化が、共鳴磁場内に置か
れた高真空セル内の同一場所で行われるが、この場合、
先ず結論的には、この従来装置は、低質量域の物質、例
えば気体、揮発性液体等には好適に適用し得るが、高質
量域の物質、例えば蛋白、ペプチド等の生体高分子等に
は本来不適応なものであった。
That is, in the conventional Fourier transform mass spectrometer (hereinafter referred to as a conventional device), ionization excitation and coherentization of the sample component are performed at the same place in a high vacuum cell placed in a resonance magnetic field. But in this case
First, in conclusion, this conventional device can be suitably applied to low-mass range substances such as gas and volatile liquids, but to high-mass range substances such as biopolymers such as proteins and peptides. Was originally maladaptive.

【0007】すなわち、この種の装置におけるフーリエ
変換は、共鳴磁場内に形成されるコヒーレント化した環
状イオン電流に対して、信号発信器および受信器等のフ
ーリエ変換手段が適切に配置され、かつ機能することに
より達成されるものであるが、高質量域物質イオンの場
合には、共鳴周波数が低く環状イオン電流の軌道半径が
小さくなると共に、特にイオン密度が高くなると、空間
電荷の影響を受けて共鳴信号波形が崩れるため、前記フ
ーリエ変換手段の配置が制約され、かつ機能(信号感度
等)の低下も免れないものであった。
That is, the Fourier transform in this type of device is such that the Fourier transform means such as a signal transmitter and a receiver are appropriately arranged and function with respect to the coherent annular ion current formed in the resonance magnetic field. However, in the case of high mass region material ions, when the resonance frequency is low and the orbital radius of the annular ion current is small, and especially when the ion density is high, it is affected by space charge. Since the resonance signal waveform is broken, the arrangement of the Fourier transform means is restricted, and the function (signal sensitivity, etc.) is unavoidably deteriorated.

【0008】そこで、本発明の目的は、環状イオン電流
の軌道半径を大きく設定できると共に、共鳴信号波形を
適正に維持して、高質量域物質に対しても好適に適用す
ることができる、新規なフーリエ変換質量分析装置を提
供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to set a large orbital radius of a cyclic ion current and to appropriately maintain a resonance signal waveform so that the present invention can be suitably applied to a high mass region material. Another object is to provide a Fourier transform mass spectrometer.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】先の目的を達成するため
に、本発明に係るフーリエ変換質量分析装置は、高真空
分析器内の静磁場内を強制円運動するイオンにイオンサ
イクロトロン共鳴を励起させ、前記共鳴信号をフーリエ
変換することにより前記イオンの質量を定量するフーリ
エ変換質量分析装置において、前記高真空分析器の外部
にイオン源を設け、このイオン源から発生するイオン
を、イオン加速・収束系を介して前記高真空分析器内の
前記強制運動のイオン円軌道上に注入するよう構成する
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a Fourier transform mass spectrometer according to the present invention excites an ion cyclotron resonance on an ion forcibly moving in a static magnetic field in a high vacuum analyzer. In the Fourier transform mass spectrometer for quantifying the mass of the ions by Fourier transforming the resonance signal, an ion source is provided outside the high vacuum analyzer, and the ions generated from the ion source are subjected to ion acceleration / It is characterized in that the injection is carried out on the ion circular orbit of the forced motion in the high vacuum analyzer via a focusing system.

【0010】前記のフーリエ変換質量分析装置におい
て、イオン加速・収束系は、イオン源からのイオンを分
析器内のイオン円軌道へ向けて導出加速する加速電場部
と、この加速電場部で加速されたイオンのパスを前記円
軌道までの変化磁場内で直進させる比例偏向電場部と、
この比例偏向電場部を通過したイオンのパスを円軌道上
に乗せる湾曲偏向電場部と、さらにこの湾曲偏向電場部
を通過したイオンのパスをその円軌道上のずれから補正
する補正偏向電場部とからなり、前記各電場部における
それぞれ加速電圧と、比例、湾曲および補正偏向電圧と
がそれぞれ連結掃引されるよう構成することができる。
In the above Fourier transform mass spectrometer, the ion accelerating / focusing system is an acceleration electric field section for deriving and accelerating ions from the ion source toward an ion circular orbit in the analyzer, and an acceleration electric field section for accelerating the ions. A proportional deflection electric field unit that advances the path of the ions in a changing magnetic field up to the circular orbit,
A curved deflection electric field part that puts the path of the ions passing through this proportional deflection electric field part on a circular orbit, and a correction deflection electric field part that further corrects the path of the ions passing through this curved deflection electric field part from the deviation on the circular orbit. It is possible that the acceleration voltage and the proportional, bending, and correction deflection voltages in each of the electric field portions are connected and swept.

【0011】また、イオン加速・収束系においては、イ
オン源からのイオンを加速電場部により加速して磁場内
部に導入し、これにより円運動による非コヒーレントな
環状イオン電流を形成し、この非コヒーレントな環状イ
オン電流の円軌道の一部を、イオンのサイクロトロン共
鳴周波数の交流電場により切除して、イオンのコヒーレ
ント化を行うよう構成することができる。
In the ion accelerating / focusing system, the ions from the ion source are accelerated by the accelerating electric field section and introduced into the magnetic field, thereby forming a noncoherent annular ion current due to the circular motion. A portion of the circular orbit of the circular ion current can be cut by an alternating electric field at the cyclotron resonance frequency of the ion to make the ion coherent.

【0012】[0012]

【作用】本発明のフーリエ変換質量分析装置によれば、
高真空分析器の共鳴磁場内の環状イオン電流は、前記分
析器の外部に配置したイオン源からのイオンビームを、
イオン加速・収束系を介して十分に加速しかつ収束した
上で、共鳴磁場内に注入することにより形成される。従
って、環状イオン電流は、高質量域物質の場合であって
も、その軌道半径を十分に大きく形成し得ると共に、ビ
ーム太さを十分に細く収束することができる。すなわ
ち、フーリエ変換手段は、共鳴磁場内において環状イオ
ン電流に対して適正に配置し得ると共に、その機能を損
なうこともない。
According to the Fourier transform mass spectrometer of the present invention,
A circular ion current in the resonant magnetic field of the high vacuum analyzer causes an ion beam from an ion source located outside the analyzer to
It is formed by sufficiently accelerating and converging via an ion accelerating / focusing system and then injecting it into a resonance magnetic field. Therefore, even in the case of a substance having a high mass region, the circular ion current can form a sufficiently large orbital radius and can converge the beam thickness sufficiently thin. That is, the Fourier transform means can be properly arranged with respect to the annular ion current in the resonance magnetic field, and the function thereof is not impaired.

【0013】しかも、本発明のフーリエ変換質量分析装
置においては、イオン源を前述のように外部に配置する
ことから、更に各種のイオン化法が容易に適用し得ると
共に、分析器内の残存ガスのイオン化によるノイズ発生
を完全に排除できる利点が発揮される。また、分析器内
部は、差動排気により充分高い真空度に容易に維持し得
るので、イオンのコリジョンが防止され、測定時間を延
長できる等の利点が得られる。
Moreover, in the Fourier transform mass spectrometer of the present invention, since the ion source is arranged outside as described above, various ionization methods can be easily applied and the residual gas in the analyzer can be easily removed. The advantage is that the generation of noise due to ionization can be completely eliminated. Further, since the inside of the analyzer can be easily maintained at a sufficiently high degree of vacuum by differential evacuation, collisions of ions can be prevented and the measurement time can be extended.

【0014】また、本発明においては、従来装置にあっ
ては、イオンのサイクロトロン運動への励起とコヒーレ
ント化が、信号発生器により同時に行われていたのに対
し、先ずイオンを加速して磁場に導入し、これによりイ
オンの円運動による非コヒーレントな環状イオン電流を
形成し、この非コヒーレントな環状イオン電流の円軌道
の一部を、イオンのサイクロトロン共鳴周波数の交流電
場によって切除することにより、イオンのコヒーレント
化を容易に行うことができる。
Further, in the present invention, in the conventional apparatus, the ionization to the cyclotron motion and the coherentization were simultaneously performed by the signal generator, whereas the ions were first accelerated to the magnetic field. Introducing a circular ion orbit to generate a noncoherent annular ion current due to the circular motion of the ion, and a portion of the circular orbit of this noncoherent annular ion current is ablated by the alternating electric field at the cyclotron resonance frequency of the ion Can be easily made coherent.

【0015】[0015]

【実施例】次に、本発明に係るフーリエ変換質量分析装
置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に
説明する。
Embodiments of the Fourier transform mass spectrometer according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0016】図1において、本発明に係るフーリエ変換
質量分析装置は、基本的には、高真空分析器10と、こ
の分析器10の外部に配置されるイオン源12と、これ
ら両者間に設けられるイオン加速・収束系14とから構
成されている。
Referring to FIG. 1, the Fourier transform mass spectrometer according to the present invention is basically provided with a high vacuum analyzer 10, an ion source 12 arranged outside the analyzer 10, and an ion source 12 provided between them. And an ion accelerating / focusing system 14 that is used.

【0017】しかるに、前記イオン源12より発生する
イオン(ビーム)16は、後に詳述するように、イオン
加速・収束系14を介して、適宜分析器10内へ注入さ
れることにより、前記イオンビーム16が、分析器10
内の静磁場B内で強制円運動を生じて非コヒーレントな
環状イオン電流18に形成される。そして、この環状イ
オン電流18は、信号発信器22においてイオンサイク
ロトロン共鳴を励起させる。このようにして得られた共
鳴信号は、フーリエ変換されることにより、前記イオン
16すなわち試料成分について、その質量を定量分析す
る。
However, the ions (beams) 16 generated from the ion source 12 are appropriately injected into the analyzer 10 via the ion accelerating / focusing system 14, as will be described later, so that the ions are The beam 16 is the analyzer 10.
In the static magnetic field B inside, a forced circular motion is generated to form an incoherent annular ion current 18. The annular ion current 18 excites the ion cyclotron resonance in the signal transmitter 22. The resonance signal thus obtained is subjected to Fourier transform to quantitatively analyze the mass of the ion 16 or the sample component.

【0018】そこで、前述したイオン加速・収束系14
について説明すると、これは、先ず基本的に、イオン源
12からのイオン(ビーム)16を分析器10内のイオ
ン円軌道(環状イオン電流)18へ向けて導出加速する
加速電場部24と、この加速電場部24で加速されたイ
オンビーム16のパスを円軌道18までの変化磁場内で
直進させる比例偏向電場部26と、この比例偏向電場部
26を通過したイオンビーム16のパスを円軌道18上
に乗せる湾曲偏向電場部28と、この湾曲偏向電場部2
8を通過したイオンビーム16のパスをその円軌道18
上のずれから補正する補正偏向電場部30とから構成さ
れている。なお、ここで前記加速電場部24は、加速電
圧Vaが印加される通常の構造として構成されているこ
とは明らかである。
Therefore, the ion acceleration / focusing system 14 described above is used.
First, basically, an acceleration electric field section 24 for accelerating the ions (beams) 16 from the ion source 12 toward an ion circular orbit (annular ion current) 18 in the analyzer 10 and The path of the ion beam 16 accelerated by the accelerating electric field section 24 goes straight in the changing magnetic field up to the circular orbit 18, and the path of the ion beam 16 that has passed through the proportional deflection electric field section 26 passes through the circular orbit 18 The curved deflection electric field part 28 to be placed on the curved deflection electric field part 2
The circular orbit 18 of the ion beam 16 passing through
It is composed of a correction deflection electric field section 30 that corrects from the above deviation. Here, it is obvious that the acceleration electric field section 24 is configured as a normal structure to which the acceleration voltage Va is applied.

【0019】従って、このように構成されたイオン加速
・収束系14においては、図2の(a)、(b)に示す
ように、イオン源12からのイオンを加速電場部24に
より加速して磁場B内部に導入し、これにより円運動に
よる非コヒーレントな環状イオン電流18を形成し、こ
の非コヒーレントな環状イオン電流18の円軌道の一部
を、信号発信器22においてイオンのサイクロトロン共
鳴周波数ωの交流電場により切除して、イオンのコヒ
ーレント化を行うことができるのである。なお、このコ
ヒーレント化された環状イオン電流18は、信号受信器
20によって共鳴周波数ωが測定される。
Therefore, in the ion accelerating / focusing system 14 thus constructed, the ions from the ion source 12 are accelerated by the accelerating electric field section 24 as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). This is introduced into the magnetic field B, thereby forming an incoherent annular ion current 18 due to circular motion, and a part of the circular orbit of this incoherent annular ion current 18 is generated in the signal oscillator 22 by the cyclotron resonance frequency ω of the ion. Ions can be made coherent by cutting with an alternating electric field of c . The resonance frequency ω c of the coherent annular ion current 18 is measured by the signal receiver 20.

【0020】しかるに、本発明においては、前記加速電
場部24を除くその他の電場部、すなわち比例偏向電場
部26、湾曲偏向電場部28および補正偏向電場部30
は、前述したように特定の構造に構成されている。そこ
で、これらの構造については、図3および図4に基づい
て説明する。
However, in the present invention, the other electric field portions except the acceleration electric field portion 24, that is, the proportional deflection electric field portion 26, the curved deflection electric field portion 28, and the correction deflection electric field portion 30.
Has a specific structure as described above. Therefore, these structures will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

【0021】すなわち、図4において、一般的に、速度
v、質量m、電荷eを有するイオンビーム16は、電圧
Vdが隙間d内に印加されている電場B内で直進する条
件は、次の通りである。
That is, generally, in FIG. 4, the ion beam 16 having a velocity v, a mass m, and an electric charge e generally travels straight in the electric field B in which the voltage Vd is applied in the gap d. On the street.

【0022】[0022]

【数1】 [Equation 1]

【0023】(但し、Vaは加速電圧、rは環状イオ
ン電流の軌道半径、Bは磁場の強度である。) これらの条件式から、結論的に前記イオンビームの直進
する条件は次式で表わされる。
[0023] (where, Va is the acceleration voltage, r m is orbital radius of the annular ion current, B is the intensity of the magnetic field.) From these conditional expressions, straight to the conditions of conclusively the ion beam by: Represented.

【0024】[0024]

【数2】 [Equation 2]

【0025】すなわち、本発明の前記各電場部26、2
8、30は、その電圧(偏角電圧)Vd1、Vd2、V
d3および隙間d1、d2、d3(図示せず)につい
て、次式が成立するような形状に設定される。
That is, each of the electric field portions 26, 2 of the present invention.
8, 30 are the voltages (declination voltages) Vd1, Vd2, V
The shape of d3 and the gaps d1, d2, d3 (not shown) are set so that the following expression is satisfied.

【0026】[0026]

【数3】 [Equation 3]

【0027】すなわち、比例偏向電場部26は、その電
極板をイオンビーム16の進行方向へ向けて先細り状に
形成され、また湾曲偏向電場部28および補正偏向電場
部30は、それぞれ拡大して示す図3の(a)、
(b)、(c)から明らかなように、一対の平行抵抗平
板32、32の対向面に抵抗膜33を介して所定間隔d
で離間させて平行に配設した多数の線状電極34を備え
た構成からなる。そして、これらの構成により、各電場
部24、26、28、30は、その各印加電圧Va、V
d1、Vd2、Vd3をそれぞれ連結掃引することによ
り、イオン源12からのイオンビーム16を、前記式
(3)、(4)で設定される軌道半径r上の円軌道
(環状イオン電流)18上に、正確に合致させることが
できる。
That is, the proportional deflection electric field section 26 is formed such that its electrode plate is tapered toward the traveling direction of the ion beam 16, and the curved deflection electric field section 28 and the correction deflection electric field section 30 are enlarged and shown. (A) of FIG.
As is apparent from (b) and (c), a predetermined distance d is provided on the opposing surfaces of the pair of parallel resistance flat plates 32, 32 with the resistance film 33 interposed therebetween.
It is composed of a large number of linear electrodes 34 which are spaced apart from each other and arranged in parallel. With these configurations, the electric field portions 24, 26, 28, 30 have their respective applied voltages Va, V.
By connecting and sweeping d1, Vd2, and Vd3, respectively, the ion beam 16 from the ion source 12 is circularly orbitally (annular ion current) 18 on the orbital radius r m set by the equations (3) and (4). On top, it can be matched exactly.

【0028】このように、本発明においては、高真空分
析器の共鳴磁場内の環状イオン電流は、外部イオン源か
らのイオンビームを十分に加速し、かつ収束した上で前
記共鳴磁場内へ注入することにより形成される。従っ
て、仮にイオンビームが高質量域物質からのものであっ
ても、環状イオン電流は、その軌道半径を十分に大きく
形成し得ると共に、ビーム太さも十分に細く収束させる
ことができる。すなわち、フーリエ変換手段は、共鳴磁
場内において環状イオン電流に対して適正に配置し得る
と共に、その機能を損なうこともない。従って、本発明
によれば、比較的簡単かつ安価なこの種フーリエ変換質
量分析装置を、従来は不適応であった高質量域物質の分
野に対しても、好適に使用することを可能とする。
As described above, in the present invention, the annular ion current in the resonance magnetic field of the high vacuum analyzer is sufficiently accelerated and converged in the ion beam from the external ion source before being injected into the resonance magnetic field. It is formed by Therefore, even if the ion beam is from a high-mass region material, the annular ion current can form a sufficiently large orbital radius and can also converge the beam thickness sufficiently thin. That is, the Fourier transform means can be properly arranged with respect to the annular ion current in the resonance magnetic field, and the function thereof is not impaired. Therefore, according to the present invention, a relatively simple and inexpensive Fourier transform mass spectrometer of this kind can be suitably used even in the field of high mass range substances which were conventionally not adapted. .

【0029】しかも、本発明においては、イオン源を前
述のように外部に配置し得ることから、さらに各種のイ
オン化法を容易に適用することができると共に、分析器
内の残存ガスのイオン化によるノイズ発生を完全に排除
できる利点が得られる。また、分析器内部は、差動排気
により充分高い真空度に容易に維持し得るので、イオン
のコリジョンを防止して、測定時間を延長し得る等の利
点も得られる。
Moreover, in the present invention, since the ion source can be arranged outside as described above, various ionization methods can be easily applied, and noise due to ionization of the residual gas in the analyzer can be achieved. The advantage is that the occurrence can be completely eliminated. In addition, since the inside of the analyzer can be easily maintained at a sufficiently high degree of vacuum by differential evacuation, there are advantages that the collision of ions can be prevented and the measurement time can be extended.

【0030】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、そ
の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可
能である。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and many design changes can be made without departing from the spirit thereof.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るフー
リエ変換質量分析装置は、高真空分析器内の静磁場内を
強制円運動するイオンにイオンサイクロトロン共鳴を励
起させ、前記共鳴信号をフーリエ変換することにより前
記イオンの質量を定量するフーリエ変換質量分析装置に
おいて、前記高真空分析器の外部にイオン源を設け、こ
のイオン源から発生するイオンを、イオン加速収束系を
介して前記高真空分析器内の前記強制運動のイオン円軌
道上に注入するよう構成することにより、環状イオン電
流は、外部イオン源からのイオンビームを十分に加速し
かつ収束した上で共鳴磁場内へ注入することにより形成
され、これによって、仮にイオンビームが高質量域物質
からのものであっても、環状イオン電流は、その軌道半
径を十分に大きく形成し得ると共に、ビーム太さも十分
に細く収束することができる。すなわち、フーリエ変換
手段は、共鳴磁場内において環状イオン電流に対して適
正に配置し得ると共に、その機能が損なわれることもな
い。
As described above, the Fourier transform mass spectrometer according to the present invention excites an ion cyclotron resonance in an ion forcibly circularly moving in a static magnetic field in a high vacuum analyzer, and Fourier transforms the resonance signal. In a Fourier transform mass spectrometer that quantifies the mass of the ions by converting, an ion source is provided outside the high vacuum analyzer, and the ions generated from this ion source are converted into the high vacuum through an ion accelerating focusing system. The annular ion current is configured to be sufficiently accelerated and converged by an ion beam from an external ion source before being injected into the resonance magnetic field by being configured to be injected on the ion circular orbit of the forced motion in the analyzer. As a result, even if the ion beam is from a high mass region material, the annular ion current has a sufficiently large orbital radius. Together may form the beam thickness can also be converged sufficiently thin. That is, the Fourier transform means can be properly arranged with respect to the annular ion current in the resonance magnetic field, and its function is not impaired.

【0032】従って、本発明によれば、比較的簡単かつ
安価に、この種フーリエ変換質量分析装置を構成し得る
と共に、従来は不適応であった高質量域物質の分野に対
しても好適に使用することを可能とする。しかも、本発
明においては、イオン源が前述のように外部に配置し得
ることから、各種のイオン化法を容易に適用し得ると共
に、分析器内の残存ガスのイオン化によるノイズ発生を
完全に排除することができ、さらに分析器の内部は差動
排気により充分高い真空度に容易に維持し得るので、イ
オンのコリジョンを防止して測定時間を延長し得る等の
利点が、併せて得られる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to construct a Fourier transform mass spectrometer of this kind relatively easily and inexpensively, and it is also suitable for the field of high mass range substances, which was conventionally unsuitable. It is possible to use. Moreover, in the present invention, since the ion source can be arranged outside as described above, various ionization methods can be easily applied and noise generation due to ionization of the residual gas in the analyzer can be completely eliminated. Further, since the inside of the analyzer can be easily maintained at a sufficiently high degree of vacuum by differential evacuation, advantages such as prevention of ion collision and extension of measurement time can be obtained together.

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

【図1】本発明に係るフーリエ変換質量分析装置の一実
施例を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a Fourier transform mass spectrometer according to the present invention.

【図2】分析器内におけるイオンビームのコヒーレント
化を示すものであって、(a)は環状イオン電流を示す
説明図、(b)は環状イオン電流のコヒーレント化を示
す説明図である。
2A and 2B are diagrams showing ion beam coherence in an analyzer, wherein FIG. 2A is an explanatory diagram showing a ring ion current, and FIG. 2B is an explanatory diagram showing a ring ion current being coherent.

【図3】図1に示す湾曲および補正偏向電場部に用いる
線状多極電場を形成する平行抵抗平板の構造を示すもの
であって、(a)は前記平板の一端部正面図、(b)は
前記平板の内面側面図、(c)は前記平板の他端部正面
図である。
FIG. 3 shows a structure of a parallel resistance flat plate forming a linear multipolar electric field used for the bending and correction deflection electric field section shown in FIG. 1, (a) is a front view of one end of the flat plate, 8A is a side view of the inner surface of the flat plate, and FIG. 14C is a front view of the other end of the flat plate.

【図4】図3に示す電場内におけるイオンビームのパス
を示す説明図である。
4 is an explanatory diagram showing a path of an ion beam in the electric field shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 高真空分析器 12 イオン源 14 イオン加速・収束系 16 イオンビーム 18 環状イオン電流 20 信号検出器 22 信号変換器 24 加速電場部 26 比例偏向電場部 28 湾曲偏向電場部 30 補正偏向電場部 32 平行抵抗平板 33 抵抗膜 34 線状電極 10 high vacuum analyzer 12 ion source 14 ion acceleration / focusing system 16 ion beam 18 annular ion current 20 signal detector 22 signal converter 24 acceleration electric field section 26 proportional deflection electric field section 28 curved deflection electric field section 30 correction deflection electric field section 32 parallel Resistor plate 33 Resistive film 34 Linear electrode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高真空分析器内の静磁場内を強制円運動
するイオンにイオンサイクロトロン共鳴を励起させ、前
記共鳴信号をフーリエ変換することにより前記イオンの
質量を定量するフーリエ変換質量分析装置において、 前記高真空分析器の外部にイオン源を設け、このイオン
源から発生するイオンを、イオン加速・収束系を介して
前記高真空分析器内の前記強制運動のイオン円軌道上に
注入するよう構成することを特徴とするフーリエ変換質
量分析装置。
1. A Fourier transform mass spectrometer for quantifying the mass of an ion by exciting an ion cyclotron resonance in an ion that makes a forced circular motion in a static magnetic field in a high vacuum analyzer and Fourier transforming the resonance signal. An ion source is provided outside the high vacuum analyzer, and ions generated from the ion source are injected into the forced motion ion circular orbit in the high vacuum analyzer via an ion acceleration / focusing system. A Fourier transform mass spectrometer characterized by comprising.
【請求項2】 イオン加速・収束系は、イオン源からの
イオンを分析器内のイオン円軌道へ向けて導出加速する
加速電場部と、この加速電場部で加速されたイオンのパ
スを前記円軌道までの変化磁場内で直進させる比例偏向
電場部と、この比例偏向電場部を通過したイオンのパス
を円軌道上に乗せる湾曲偏向電場部と、さらにこの湾曲
偏向電場部を通過したイオンのパスをその円軌道上のず
れから補正する補正偏向電場部とからなり、前記各電場
部におけるそれぞれ加速電圧と、比例、湾曲および補正
偏向電圧とがそれぞれ連結掃引されるよう構成してなる
請求項1記載のフーリエ変換質量分析装置。
2. The ion accelerating / focusing system includes an accelerating electric field portion for deriving and accelerating ions from an ion source toward an ion circular orbit in an analyzer, and a path of the ions accelerated by the accelerating electric field portion. Proportional deflection electric field part that goes straight in the changing magnetic field up to the orbit, curved deflection electric field part that puts the path of the ion that passed through this proportional deflection electric field part on the circular orbit, and path of the ion that passes through this curved deflection electric field part A correction deflection electric field section for correcting the deviation from the deviation on the circular orbit, and the acceleration voltage and the proportional, bending, and correction deflection voltage in each electric field section are connected and swept. Fourier transform mass spectrometer described.
【請求項3】 イオン加速・収束系において、イオン源
からのイオンを加速電場部により加速して磁場内部に導
入し、これにより円運動による非コヒーレントな環状イ
オン電流を形成し、この非コヒーレントな環状イオン電
流の円軌道の一部を、イオンのサイクロトロン共鳴周波
数の交流電場により切除して、イオンのコヒーレント化
を行うよう構成してなる請求項1または2記載のフーリ
エ変換質量分析装置。
3. In an ion accelerating / focusing system, ions from an ion source are accelerated by an accelerating electric field section and introduced into a magnetic field, thereby forming a noncoherent annular ion current due to circular motion, and this noncoherent 3. The Fourier transform mass spectrometer according to claim 1, wherein a part of the circular orbit of the annular ion current is cut by an alternating electric field of the cyclotron resonance frequency of the ion to make the ion coherent.
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