质量分析装置的制造方法_2

文档序号:8362987阅读:来源:国知局
端,连接着离子源101,在脉冲阀(开闭机构)8的另一端,连接有毛细管(抑制构件、第二毛细管)9。再有,也可使用节流孔(第二节流孔)来代替毛细管(抑制构件、第二毛细管)9。毛细管(抑制构件、第二毛细管)9可抑制离子源101取入的气体(空气)的流量。脉冲阀(开闭机构)8可开闭离子源101取入的气体的气流。[0041 ] 脉冲阀(开闭机构)8可通过控制电路21来进行开闭控制。作为脉冲阀8,可使用针阀、套筒节流阀、球形阀、闸阀、球阀、蝶形阀、滑阀等。脉冲阀8可在短时间内开闭以使开阀时间大体为200m秒以下。S卩,脉冲阀8可在大体为200m秒以下的短时间内实施从闭阀状态经开阀状态再次成为闭阀状态的动作。
[0042]在外界的大气(空气)和离子源101的电介质容器I之间,串联连接有毛细管9和脉冲阀8。该电介质容器I和试样容器29经节流孔5等与真空舱17连接。因此,如果脉冲阀8关闭,滑阀11打开,则经节流孔5而对电介质容器I内和试样容器29内进行差动排气并减压。
[0043]这里,在将脉冲阀8打开时,外界(外部)的大气(空气)经由毛细管9和脉冲阀8而产生向离子源101流入的大气(空气)的气流23。外界的大气(空气)进入离子源101的电介质容器I内。在离子源101中,空气的一部分离子化并生成反应离子。反应离子通过反应离子的气流24而从离子源101流入试样容器29。在试样容器29中,反应离子通过与已气化的试样4产生离子分子反应,从而已气化的试样4变为试样分子离子(离子化的试样4)。产生经节流孔5流入真空舱17 (质量分析部102)的试样分子离子的气流25。另一方面,没有离子化的空气和虽气化但没有离子化的试样4经节流孔5和真空舱17流入涡轮分子泵13、粗真空泵14,生成被排出的气体分子的气流27。再有,向离子源101流入的大气(空气)可以是空气或包含空气的气体,例如,可以是在空气中混合易于产生阻挡放电的气体。
[0044]这样,在质量分析装置100,在特定的流路中在特定的方向上产生空气和离子(气体)的气流23、24、25、27,根据该气流23、24、25、27可设定上游下游。S卩,脉冲阀(开闭机构)8和毛细管(抑制构件、第二毛细管)9相对于离子源101配置在空气和离子(气体)的气流23、24、25、27的上游侧。试样4(试样容器29)相对于离子源101配置在空气和离子(气体)的气流23、24、25、27的下游侧。试样4(试样容器29)和离子源101相对于节流孔5和真空舱17配置在在空气和离子(气体)的气流23、24、25、27的上游侧。
[0045]而且,在质量分析装置100工作时,首先,通过关闭脉冲阀8而充分地设置时间,来使真空舱17内达到0.1Pa以下的真空度,使电介质容器I内和试样容器29内成为达到几十?几百Pa的真空度的状态。在该状态下,使脉冲阀8只在预定的短时间开闭。少量的大气(空气)经毛细管9流入电介质容器I内和试样容器29内(大气的气流23)。由于再现性良好地限制通过毛细管9流入的大气的(每单位时间的)流量,因此可使电介质容器I和试样容器29内的压力缓慢且再现性良好地上升。此外,由于使脉冲阀8只在预定的短时间开闭,因此可将通过电介质容器I内和试样容器29内的流入而增大的压力的最大值再现性良好地抑制为大气压以下。电介质容器I和试样容器29内的暂时增大的压力在脉冲阀8关闭后,可通过使用了节流孔5的差动排气而可再现性良好地缓慢下降。因此,该电介质容器I内的压力在上升下降的正中可再现性良好地长时间确保属于10Pa?1000Pa的压力带的时间。在该10Pa?1000Pa的压力带下,可使大气(空气)作为主要的放电气体来进行电介质阻挡放电,且高效地从空气中分子生成反应离子。而且,可通过调整电介质阻挡放电的放电时间等而生成尽可能产生高性能的质量分析所需的量的目标离子的反应离子。反应离子与在试样容器29中已气化的试样4发生离子分子反应,已气化的试样4离子化,且试样分子离子(目标离子)可生成高性能的质量分析所需的量。此外,从离子源101经试样容器29、节流孔5而直接连接到质量分析部102 (真空舱17),因此可使从离子源101到质量分析部102的距离最短化,且可使反应离子和试样分子离子的传输损失为最小限度。而且,可进行高性能的质量分析。
[0046]此外,真空舱17的压力还与脉冲阀8的短时间的开闭联动而暂时上升、下降。即使开闭脉冲阀8,通过毛细管9和脉冲阀8及节流孔5,也可将真空舱17的压力的上升抑制得最小,在脉冲阀8关闭后,在短时间内,质量分析部102的压力能下降到可进行质量分析的0.1Pa以下。由于压力在短时间内下降,因此可减小涡轮分子泵13和粗真空泵14的容量,且可使质量分析装置100小型轻量化。此外,由于在短时间内使压力下降,因此也可容易地进行质量分析的反复测定。
[0047]为了将流入真空舱17的试样分子离子输送到质量分析部102的中央部,在节流孔5和内盖电极19之间,施加适当的偏压,使试样分子尚子向质量分析部102的中央部的方向加速。例如,在要测定的试样分子离子是负离子的情况下,可将节流孔5的电位设定为+20V左右,且可将内盖电极19的电位设定为+50V左右。此外,通过施加这样的偏压,也可以让没有测定的正离子不会进入质量分析部102中。
[0048]通过内盖电极19而流入质量分析部102的中央部的试样分子离子,通过由线性离子阱电极18a、18b等和内盖电极19、端盖电极20形成的电场而被捕捉到质量分析部102的中央部(离子积蓄)。
[0049]图1B表示质量分析部102的构成图。如图1B所示,作为质量分析部102,以线性离子阱质量分析计为例进行说明。质量分析部102具有线性离子阱,线性离子阱具有四个四重极杆电极(线性离子阱电极)18&、1813、18(3、18(1。在相邻的线性离子阱电极18a、18b、18c、18d之间,由线性离子阱电极用电源22b来施加陷波RF电压。已知陷波RF电压因电极尺寸和测定质量范围而使最佳值不同,典型地,使用振幅5kV以下、频率500kHz?5MHz左右的RF(电源)。通过施加该陷波RF电压,可试样分子离子等的离子捕集到由四个线性离子阱电极18a、18b、18c、18d包围的空间中(离子积蓄)。
[0050]此外,在相对的一对线性离子阱电极18a和18b之间,由线性离子阱电极用电源22a来施加辅助交流电压。典型地,辅助交流电压使用振幅50V以下、频率5kHz?2MHz左右的单一频率和多频率成分的重叠波形的交流电源。通过施加该辅助交流电压,能够对所捕集的离子,仅选择特定质量数的离子(例如,试样分子离子)且将除此而外的离子排除,或者离解特定质量数的离子而生成碎片离子,或者进行将与质量选择相当的离子排出的质量扫描。特别地,在质量扫描中,能够通过向线性离子阱电极18a、18b施加的辅助交流电压,从而按m/z值(质量数/电荷数)小的顺序将试样分子离子从线性离子阱电极18a的狭缝18e向离子检测器16的方向(被质量分离的试样分子离子的气流26的方向)排出。
[0051]而且,质量选择被排出的离子(离子排出方向26)通过电子倍增管、多信道板、或者由变换倍增电极和闪烁器及光电倍增管等构成的离子检测器16而转换为电信号,并向控制电路21发送且积蓄(储存)。
[0052]图1C表示在质量分析装置100中使滑阀11关闭的状态。使滑阀11向滑阀移动方向12a移动而将滑阀11关闭。再有,在图1C中,在滑阀11移动时,节流孔5和试样容器29等虽没有相对于真空舱17移动,但是,并不限于此。S卩,也可以将滑阀11和节流孔5或试样容器29等连接,在滑阀11移动时使节流孔5或试样容器29等与滑阀11的移动联动地移动。而且,通过将滑阀11关闭,虽不能进行质量分析的测定,但在维持真空舱17内的高真空的状态下,可连试样容器29 —起更换试样4。
[0053]图1D表示在质量分析装置100中,将滑阀11关闭且更换(装卸)试样容器29的状况。试样容器29在滑阀11关闭状态下装卸较理想。节流孔5为了防止污染而在更换试样容器29时进行清理,或者如图1D所示,可与试样容器29—体化且一起更换。通过使试样容器29和节流孔5 —体化,节流孔5成为试样容器29的底部且保持试样4,因此试样4的填充变容易,并且由于必须更换节流孔5,因此能可靠地防止污染。
[0054]图2表示与开闭脉冲阀8(参照图2(a))相伴的、电介质容器I的内压(图2 (b)的竖轴)的压力变化和真空舱17的内压(图2(c)的竖轴)的压力变化。在打开脉冲阀8时,电介质容器I内的压力再现性良好地以几十ms达到适于将大气用作放电气体的情况下的阻挡放电方式的离子化的压力(例如1700?1800Pa)。同时,真空舱17内的压力逐渐上升到50Pa左右。然后,在关闭脉冲阀8时,电介质容器I内和真空舱17内的压力逐渐下降,在200m秒?3秒后真空舱17内的压力达到可进行质量分析的压力(0.1Pa以下)。在本发明中,通过与电介质容器I内的压力同步地开始、结束阻挡放电,从而实现最适当的离子化。如图2(a)所示,在使脉冲阀8以50ms?200ms的短时间打开时,如图2 (b)所示,电介质容器I内的压力进入作为适于阻挡放电方式的离子化的压力带ΔΡ的10Pa?1000Pa的范围。电介质容器I内的压力进入该压力带ΔΡ中的时间为适于阻挡放电方式的离子化的时间带ta,如果在该时间带ta内,则可容易地发生阻挡放电。此外,适于阻挡放电方式的离子化的时间带ta比为了在质量分析中确保充分的试样分子离子所必须的反应离子的离子化所需的时间tb、tc、td长。如果反应离子的充分离子化所需的时间tb、tc、td位于适于阻挡放电方式的离子化的时间带ta中,则可任意地设定。例如,可如时间tb那样,与脉冲阀8的关闭同步地成为时间tb的终期。
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