JPS594828B2 - 化学イオン化質量分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、一系統の真空排気系をもつ四重極マスフィ
ルタによる化学イオン化質分析装置に関するものである
。

質量分析計のイオン源としては、電子衝撃によるイオン
源の他に最近化学イオン化によるイオン源が使用されて
きている。

化学イオン化は、有機質分子の構造をこわすことなく反
応ガスと被測定物質との電荷の交換によつてイオン化を
行うため、電子衝撃によるイオン化では分子イオン化が
不可能な物質においても、分子量の大きな分子イオンが
実現され、物質の同定に有力な手段となつている。さら
にイオン化の際に物質の分裂が少ないことから、電子衝
撃によるイオン化にくらべて一般にイオン検出の感度が
高くなる。このための化学イオン化イオン源は、電子衝
撃による従来の方法の欠点を補うものとして有機物用の
質量分析計には欠くことのできないイオン源の一つにな
つてきている。この化学イオン化の方法はメタン、イソ
プタン、５ アンモニアなどの反応ガスを質量分析計の
イオン化室に導入し、イオン化室の反応ガスの圧力を１
Ｔｏｒｒ程度に保ち、この反応ガスを電子衝撃によりイ
オン化し、そのイオンと被測定物質の試料ガスとのイオ
ン交換反応によつて試料ガスをイオン１０化するもので
ある。

このような化学イオン化質量分析装置においては、イオ
ン化室の圧力が１Ｔｏｒｒ程度で質量分析計のフライメ
ント部分の圧力は焼損されないように１０−４Ｔｏｒｒ
程度の圧力に保持される必要があ１５るため排気量の大
きい排気系によ沙排気するのが普通である。

また質量分析部の圧力は１０−５Ｔｏｒｒ程度に保たれ
るように排気するのが普通である。したがつて従来の化
学イオン化質量分析装置においては、イオン化室からの
流出ガスを排気するた２０めの大排気量の真空ポンプと
、質量分析部を排気する真空ポンプとの２系統の排気装
置を必要としていた。さらに２個所を差動排気するため
の質量分析部とイオン化室は仕切板で仕切られ、質量分
析部へのイオンの導入口は、小さく絞る必要があ２５つ
た。またイオン検出感度はこの導入口の穴径で決まるた
め大きくできない問題もあつた。

この発明の目的、有機物分析に対して高感度が得られる
ように改良した化学イオン化質量分析装置 置を提供す
ることにある。

この発明の他の目的は、２台の真空ポンプによる差動排
気をする必要がなく、真空装置の取扱いが簡単でかつ安
価な化学イオン化質量分析装置を提供することにある。

あ この発明は、質量分析計として四重極マスフィルタ
を使用し、この四重極マスフィルタがｌｏ−３Ｔｏｒｒ
の圧力で動作させても、性能上支障なく動作することに
着目して、化学イオン化型イオン源の部分と四重極マス
フイルタ部を大排気量をもつた一系統の真空排気系によ
り排気することによつて、この真空排気系を簡単化した
ものである。

四重極マスフイルタは、その四重極電界中でイオンと中
性分子が衝突しても、四重極電界の強い集束作用により
イオン軌道に変化を与えない。このため１０−３Ｔ０ｒ
ｒの圧力で動作させても質量分祈計としての性能上支障
を与えない。また１０−３Ｔ０ｒｒ台の圧力で動作させ
ることができるため、イオン化室からイオンを質量分析
計に取り入れる仕切板の孔経を大きくすることが可能で
あり、従つて試料ガスのイオン検出感度を増大すること
ができる。次に図面により本発明を説明する。

第１図は従来の質量分析計として四重極型マスフイルタ
を使用した化学イオン化質量分析装置の構成図の一例を
示す。

反応ガスおよび試料ガスは化学イオン化室１に導入され
る。このイオン化室の反応ガスの圧力はおよそ１Ｔ０ｒ
ｒに保たれ、フイラメント２ＶＣ．より反応ガスはイオ
ン化される。試料ガスはイオン化された反応ガスと反応
してイオン化され、引き出し電極３によりイオンは引き
出される。これらのイオンは四重極マスフイルタの四重
極で構成された質量分析部７に入ジ質量分離されて検出
器８により検出される。イオン化室は１Ｔ０ｒｒの圧力
に保たれており、点火されているフイラメント２が焼損
しないためには、フイラメントの近傍の圧力が１０−４
Ｔ０ｒｒ台に保たれる必要がある。このため１，０００
ｊ程度大排気容量をもつた油拡散ポンプ５によりイオン
化室１からの流出ガスを排気する。油拡散ポンプ５は油
回転ポンプ６によジ荒引き排気される。油の逆流防止用
バツフル４は油のイオン源への逆流を防いでいる。一方
四重極マスフイルタ内部は、圧力が少なくとも１０−５
Ｔ０ｒｒ″ＦＥ３Ｑ圧力に保たれるように、適当な孔径
を有する仕切ｂ板９によりイオン化室と分析部を仕切り
、ポンプ５よりも小さな３００Ｊ！／ｓ程度の排気容量
をもつた別の油拡散ポンプ１０により質量分析部を差動
排気する。

これに油逆流防止用バツフル１１、荒引きのための油回
転ポンプ１２が結合されている。このように、従来の化
学イオン化イオン源を取り付けた質量分析計においては
、イオン化室からの流出ガスを排気するための大排気容
量をもつた排気ポンプと質量分析部を排気するための真
空排気ポンプと２系統の真空排気ポンプ系を必要とした
。

さらに差動排気をしているために質量分析部へのイオン
の導入口は小なく絞る必要があり、質量分析計のイオン
の検出感度はこのイオン取入れ口の孔径で決まる。これ
に対して第２図は本発明による四重極マスフイルタを使
用した化学イオン化質量分析装置の実施例の構成図であ
る。

化学イオン化のための反応ガスがイオン化室１に導入さ
れ、そこの圧力は１Ｔ０ｒｒに保たれる。フイラメント
２から放射された電子により１反応ガスはイオン化され
、イオン化された反応ガスと微量試料ガスとのイオン交
換によつて試料ガスは化学イオン化される。イオン引き
出し電極３によりイオンは引き出され、四重極マスフイ
ルタの質量分析部７に導入されイオン検出器８により質
量ピークとしてイオン検出される。四重極マスフイルタ
の質量分析部の圧力は１０−４〜１０−３Ｔ０ｒｒに保
たれており、従来の技術に比らべて１０〜１００倍高い
圧力になつている。イオン化室から流出したガスは３，
０００ｊ程度の大排気容量をもつた油拡散ポンプ５によ
り排気され、油回転ポンプ６により大気に放出される。
油拡散ポンプの排気口には油逆流防止用バツフル４が取
り付けられている。四重極マスフイルタが１０−４〜１
０−３Ｔ０ｒｒの圧力で正常に動作するため、イオン源
と質量分析部とを別々の真空排気ポンプで差動排気する
必要はなく、イオン源も質量分析部も１台の油拡散ポン
プのみで、真空排気することができる。このため本発明
は２系統の真空排気ポンプ系を使用する従来の技術にく
らべて、装置がきわめて簡略化され、取り扱いが容易に
なり、また装置構成の単純化により安価にもなる。

さらに従来技術に｝ける四重極マスフイルタの質量分析
部の動作圧力に対して、動作圧力が１０〜１００倍にわ
たつて高くなつた分だけ、イオン化室からのイオンの引
出し口の孔径を大きくすることができ、それだけ大量の
イオンを質量分析部に導入することができ、質量分析計
としてのイオン検出感度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の四重極マスフイルタを使用した化学イオ
ン化質量分析装置の実施例の構成図、第２図は本発明に
よる四重極マスフイルタを使用した化学イオン化質量分
析装置の実施例の構成図である。 図において１・・・・・・イオン化室、２・・・・・・
フイラメント組立、３・・・・・・イオン引き出し電極
、４，１１．．．・・・バッフル、５，１０・・・・・
・油拡散ポンプ、６ν１２・・・・・・油回転ポンプ、
７・・・・・・四重極マスフイルタの質量分析部、８・
・・・・・イオン検出器、９・・・・・・仕切板である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被測定物質を化学イオン化するイオン源を備える四
   重極型マスフィルタを備える質量分析計と、これを真空
   に排気する真空排気装置とからなる化学イオン化質量分
   析装置において、該真空排気装置が１台の油拡散ポンプ
   と１台の油回転ポンプとからなる一系統の排気系により
   構成されることを特徴とする化学イオン質量分析装置。