JPS5910019B2 - Ion source device in mass spectrometer - Google Patents
Ion source device in mass spectrometerInfo
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- JPS5910019B2 JPS5910019B2 JP56211569A JP21156981A JPS5910019B2 JP S5910019 B2 JPS5910019 B2 JP S5910019B2 JP 56211569 A JP56211569 A JP 56211569A JP 21156981 A JP21156981 A JP 21156981A JP S5910019 B2 JPS5910019 B2 JP S5910019B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/10—Ion sources; Ion guns
- H01J49/14—Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は質量分析装置におけるイオン源装置に −関し
、イオン抽出効率を高めることを目的とするものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ion source device in a mass spectrometer, and aims to improve ion extraction efficiency.
化学イオ化(ChemicalIoniJation■
Clと略称)はイオン源にメタン、イソブタン、アンモ
ニヤなどの試薬ガスを定常的に流し、イオン源内圧 。Chemical ionization■
(abbreviated as Cl), a reagent gas such as methane, isobutane, or ammonia is constantly flowed through the ion source to maintain the internal pressure of the ion source.
力を約1Torrに維持しながら電子衝撃イオン化とイ
オン分子反応により試薬ガス分子をイオン化して反応イ
オンを生成させる。この伏態で試料をイオン源に導入し
て、反応イオンと試料分子間のイオン分子反応により試
料分子をイオン化するもので試料の分子量情報が得易い
利点を有しており、広く利用されている。第1図に従来
例としての化学イオン化イオン源と分析部の一部を含む
、構成略図を示した。Reagent gas molecules are ionized to generate reactive ions by electron impact ionization and ion-molecule reactions while maintaining a force of about 1 Torr. The sample is introduced into the ion source in this state, and the sample molecules are ionized by the ion-molecule reaction between the reactant ions and the sample molecules.This method has the advantage of making it easy to obtain information on the molecular weight of the sample, and is widely used. . FIG. 1 shows a schematic diagram of a conventional chemical ionization ion source and a part of an analysis section.
ガス供給パイプ1から試薬ガスをイオン濾ボックス2へ
流し、ボックス内圧力を約1Torrに保つ。ボックス
には電子入射孔Aとイオン出射孔Bが設けられている。
電子入射孔Aの軸上のボックス外部には電子源としてレ
ニウムやタングステンなどで作られた熱フィラメント3
がおかれ、これから放出される熱電子を数10eVから
数100eVに加速してボックス内へ入射させ試薬ガス
分子をイオン化する。さらに生成イオンと試薬ガス分子
間のイオン分子反応により反応イオンが生成する。こゝ
に試料を導入すると反応イオンと試料分子間のイオン分
子反応により試料分子がイオン化される。生成した試料
イオンはイオン出射孔Bから抽出され、隔壁6に設けら
れている開口cを通つて分析部Tへ入射させる。A reagent gas is flowed from the gas supply pipe 1 to the ion filter box 2, and the pressure inside the box is maintained at about 1 Torr. The box is provided with an electron entrance hole A and an ion exit hole B.
A thermal filament 3 made of rhenium, tungsten, etc. is installed as an electron source outside the box on the axis of the electron entrance hole A.
is placed, and the thermal electrons emitted from the box are accelerated to several tens of eV to several hundreds of eV and enter the box to ionize the reagent gas molecules. Furthermore, reactive ions are generated by an ionic-molecule reaction between the generated ions and reagent gas molecules. When a sample is introduced here, the sample molecules are ionized by an ion-molecule reaction between the reactant ions and the sample molecules. The generated sample ions are extracted from the ion exit hole B and are made to enter the analysis section T through the opening c provided in the partition wall 6.
4はイオン抽出電極、5は収束レンズ電極である。4 is an ion extraction electrode, and 5 is a converging lens electrode.
壁フィラメント3の実用寿命を確保するためイオン源ボ
ックス外部領域は10−4Torrより良好な真空度に
する。In order to ensure the practical life of the wall filament 3, the external area of the ion source box has a degree of vacuum better than 10-4 Torr.
分析部は良好な質量分離特性を得るために10−5To
rrより良好な真空度にする。このためイオン源部と分
析部は隔壁6により真空的に隔離されており、それぞれ
独立に真空ポンプ8および9で排気されている。The analysis section uses 10-5To to obtain good mass separation characteristics.
Make the degree of vacuum better than rr. For this reason, the ion source section and the analysis section are vacuum isolated by a partition wall 6, and are evacuated by vacuum pumps 8 and 9 independently.
イオン源ボックス内(〜1Torr)、外(<10T0
rr)の圧力差を維持するためイオン源ボックスには高
気密性が要求される。Inside the ion source box (~1 Torr), outside (<10T0
The ion source box is required to be highly airtight in order to maintain the pressure difference of rr).
■cのため電子入射孔、イオソ出射孔とも′」仔Lとせ
さるを得ない。一般にイオン源ボックスのコンダクタン
スで1〜5×10−21/ S程度が実用されている。
イオン源ボックスが高気密性構造であるために次のよう
な問題がある。イオン出射孔の後にはイオン抽出電極が
設けられているが、この電極で作られる抽出電場のイオ
ン源ボックス内への滲透がイオン出射孔で制限されるた
め、生成イオンの抽出効率が低値に抑えられ質量分析装
置の感度制限因子の一つとなつていることである。また
、イオン源ボツクス内圧が1T0rrと高いので、数1
0eV〜数100eV電子によるイオン化は電子入射孔
近傍に限定されることも抽出効率の制限因子になつてい
る。本発明はこの問題を解決し、イオン抽出効率を改善
することによつて高感度の質量分析装置を提供するもの
である。(2) Because of c, it is unavoidable that both the electron entrance hole and the iodine exit hole are too small. Generally, the conductance of the ion source box is approximately 1 to 5 x 10-21/S in practical use.
Since the ion source box has a highly airtight structure, there are the following problems. An ion extraction electrode is installed after the ion exit hole, but the ion exit hole restricts the penetration of the extraction electric field created by this electrode into the ion source box, resulting in a low extraction efficiency for generated ions. This is one of the limiting factors for the sensitivity of mass spectrometers. In addition, since the internal pressure of the ion source box is as high as 1T0rr, the equation 1
The fact that ionization by electrons of 0 eV to several 100 eV is limited to the vicinity of the electron entrance hole is also a limiting factor for extraction efficiency. The present invention solves this problem and provides a highly sensitive mass spectrometer by improving ion extraction efficiency.
即ちイオン源ボツクスの前後両壁間に電圧を印加してボ
ツクス内に後壁から前壁中央に向つてイオン加速電界を
形成するようにして、ボツクス内で生成されたイオンを
イオン出射孔へと押出すようにしたイオン源ボツクスを
提供する。第2図に本発明の実施例を示す。That is, a voltage is applied between the front and rear walls of the ion source box to form an ion accelerating electric field within the box from the rear wall to the center of the front wall, thereby directing the ions generated within the box to the ion exit hole. An extruded ion source box is provided. FIG. 2 shows an embodiment of the present invention.
イオン源ボツクスはフランジ11,12と円錐伏中空部
2を有する円筒10で構成されている。フランジ11,
12はステンレススチールで作られ、この両フランジ間
に数Vの直流電圧を印加する。円筒10は半導体材料で
作られ、電圧印加により一定電流が流れ、円錐伏中空領
域に図中点線で示した等電位面の分布が得られる。生成
したイオンはこの電界により等電位面に垂直方向にすな
わちイオン出射孔Bに向つて収束されながら進行する。
すなわちイオン源ボツクス内のどの点で生成したイオン
もすべてイオン出射孔に集まり、抽出されることになる
。電子源としての熱フイラメント3の位置も中心軸上に
設けることにより、抽出効率の向上を得ることができる
。円筒10はガラス表面に半導体コーテイングする、フ
エライトを用いるなどの方法や連続ダイノード形電子増
倍管として実用されているチタン酸亜鉛セラミツクやチ
タン酸バリウムセラミツクを用いることができる。The ion source box is composed of a cylinder 10 having flanges 11, 12 and a conical hollow part 2. flange 11,
12 is made of stainless steel, and a DC voltage of several volts is applied between both flanges. The cylinder 10 is made of a semiconductor material, and when a voltage is applied, a constant current flows, and an equipotential surface distribution shown by dotted lines in the figure is obtained in the conical hollow region. The generated ions travel in a direction perpendicular to the equipotential surface, that is, toward the ion exit hole B, while being focused by this electric field.
That is, all ions generated at any point within the ion source box gather at the ion exit hole and are extracted. By locating the hot filament 3 as an electron source on the central axis, extraction efficiency can be improved. The cylinder 10 can be formed by coating the glass surface with a semiconductor, using ferrite, or by using zinc titanate ceramic or barium titanate ceramic, which are used in continuous dynode electron multiplier tubes.
特に300℃程度までの使用に対してはこの半導体セラ
ミツクが優れている。フランジ11,12間に印加する
直流電圧の極性を転換することにより正、負両イオンを
取出すことも容易である。本考案はCIイオン源に適用
することが効果的であるが、電子衝撃イオン源にも同様
に適用することができるので、電子衝撃イオンイヒ、ケ
ミカルイオン化両用イオン源の構成にも利用できる。第
3図は本発明の他の実施例であつて、イオン源ボツクス
の周側壁10を絶縁体で形成し、前壁12及び後壁11
を導体とし、かつ前壁12を後壁11より小面積として
、ボツクス内の等電位面を同心球面に近い形にしたもの
である。This semiconductor ceramic is particularly suitable for use up to about 300°C. It is also easy to extract both positive and negative ions by switching the polarity of the DC voltage applied between the flanges 11 and 12. Although the present invention is effectively applied to a CI ion source, it can also be applied to an electron impact ion source, so it can also be used to configure an ion source for both electron impact ionization and chemical ionization. FIG. 3 shows another embodiment of the present invention, in which the peripheral side wall 10 of the ion source box is formed of an insulator, and the front wall 12 and the rear wall 11 are
is a conductor, the front wall 12 is made smaller in area than the rear wall 11, and the equipotential surface inside the box is shaped close to a concentric spherical surface.
なお後壁11を図示のように凹球面とすることにより、
より一層望ましい電界が形成される。その他第2図の各
部と対応する部分には同じ符号がつけてある。なおこの
実施例でも側壁10を高抵抗体で形成してもよい。本発
明イオン源装置は上述したような構成でイオン源ボツク
ス内にイオンをイオン出射孔に向けて加速するような電
界を形成したのでイオン出射効果が高く、検出感度が高
められるのであり、特に内部を外部より高ガス圧に保つ
必要上イオン出射孔も小さくせさるを得ないCIイオン
源装置において効果の大きいものである。Note that by making the rear wall 11 a concave spherical surface as shown in the figure,
A more desirable electric field is formed. Other parts corresponding to those in FIG. 2 are given the same reference numerals. Note that in this embodiment as well, the side wall 10 may be formed of a high-resistance material. The ion source device of the present invention has the above-described configuration and forms an electric field in the ion source box that accelerates ions toward the ion exit hole, so the ion exit effect is high and the detection sensitivity is increased. This is highly effective in CI ion source devices, where it is necessary to keep the gas pressure higher than the outside and to make the ion exit hole smaller.
第1図は従来例の縦断面略図、第2図及び第3図は夫々
本発明の異る実施例の縦断側面図である。
10・・・・・・イオン源ボツクスの周側壁、11・・
・・・・イオン源ボツクスの後壁をなすフランジ、12
...・・・イオン源ボツクスの前壁をなすフランジ、
A・・・・・・電子入射孔、B・・・・・・イオン出射
孔、3・・・・・・フイラメント。FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a conventional example, and FIGS. 2 and 3 are longitudinal sectional side views of different embodiments of the present invention. 10... Circumference side wall of ion source box, 11...
...Flange forming the rear wall of the ion source box, 12
.. .. .. ...Flange forming the front wall of the ion source box,
A: Electron entrance hole, B: Ion exit hole, 3: Filament.
Claims (1)
で形成し、同ボックスの前壁と後壁との間に電圧を印加
し、同ボックス内にイオン出射孔に向うイオン収束電界
を形成したことを特徴とする質量分析装置におけるイオ
ン源。 2 電子入射孔をイオン源ボックス後壁においてイオン
出射孔と同一軸上に設けた特許請求の範囲第1項記載の
質量分析装置におけるイオン源装置。[Claims] 1. The peripheral side wall of the ion source box is formed of an electric resistor or an insulator, and a voltage is applied between the front wall and the rear wall of the box, and an ion exit hole is formed in the box. An ion source in a mass spectrometer, characterized by forming a directed ion focusing electric field. 2. An ion source device in a mass spectrometer according to claim 1, wherein the electron entrance hole is provided on the same axis as the ion exit hole in the rear wall of the ion source box.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56211569A JPS5910019B2 (en) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | Ion source device in mass spectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56211569A JPS5910019B2 (en) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | Ion source device in mass spectrometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58115742A JPS58115742A (en) | 1983-07-09 |
| JPS5910019B2 true JPS5910019B2 (en) | 1984-03-06 |
Family
ID=16607949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56211569A Expired JPS5910019B2 (en) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | Ion source device in mass spectrometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5910019B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60159326U (en) * | 1984-03-31 | 1985-10-23 | 株式会社 土屋製作所 | Oil amount detection device |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62172651A (en) * | 1986-01-23 | 1987-07-29 | Shimadzu Corp | Ion source |
-
1981
- 1981-12-29 JP JP56211569A patent/JPS5910019B2/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60159326U (en) * | 1984-03-31 | 1985-10-23 | 株式会社 土屋製作所 | Oil amount detection device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58115742A (en) | 1983-07-09 |
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