(57)【要約】  イオン光軸の周りに１本おきの仮想ロッド電極に属しイオン光軸を挟んで対向する２個の電極素板部（２１）と、この２個の電極素板部（２１）を電気的に接続する円環状部（２０）とを１枚の金属板で形成した電極部材（１１、１２）を樹脂製の電極ホルダ（１３）で保持し、この電極ホルダ（１３）を１個おきにイオン光軸の周りに９０°回転させてイオン光軸方向に所定個数重ねて並べることにより、仮想四重極ロッド型イオンガイドを構成する。これにより、部品点数を従来よりも減らすことができるとともに、同一電圧が印加される電極素板部（２１、２５）を接続するケーブル線も不要になるので、コストを削減することができるとともに、組立や製造・使用時の調整も容易になる。
2008117333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン光軸方向に互いに分離されたｍ（ｍは２以上の整数）個の電極素板部から成る仮想ロッド電極を、イオン光軸を取り囲むように２ｎ（ｎは２以上の整数）本配置して成る仮想多重極ロッド型イオン輸送光学系を具備する質量分析装置において、
イオン光軸の周りに１本おきの仮想ロッド電極に属し、イオン光軸に直交する面内に配置されるｎ個の電極素板部と、このｎ個の電極素板部を電気的に接続する接続部とを、１枚の導電板により一体に形成して電極部材とし、該電極部材をイオン光軸方向に互いに離して２ｍ枚並べることにより、前記仮想多重極ロッド型イオン輸送光学系を構成したことを特徴とする質量分析装置。
【請求項２】
前記電極部材は、略環状である前記接続部の内縁端から内方に前記電極素板部が延出した形状であることを特徴とする請求項１に記載の質量分析装置。
【請求項３】
１枚の前記電極部材は、イオン光軸方向に隣接する２枚の電極部材の間を所定距離離すために介挿される１個の絶縁性の保持部材により保持されることを特徴とする請求項２に記載の質量分析装置。
【請求項４】
２ｍ枚の前記電極部材は、前記電極素板部が前記接続部と面一であるｍ枚の第１電極部材と、前記電極素板部が前記接続部と面一でないｍ枚の第２電極部材と、から成り、第１電極部材と第２電極部材とをイオン光軸方向に交互に配列することにより、各仮想ロッド電極に属する１個ずつの合計２ｎ個の電極素板部がイオン光軸に直交する面上に位置するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体クロマトグラフ質量分析装置等に用いられる質量分析装置に関し、さらに詳しくは、質量分析装置においてイオンを後段に輸送するためのイオン輸送光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析装置では、前段から送られて来るイオンを収束し、場合によっては加速して後段の例えば四重極質量フィルタ等の質量分析器に送り込むために、イオンレンズやイオンガイドと呼ばれるイオン輸送光学系が用いられる。こうしたイオン輸送光学系の１つとして、従来より、四重極、八重極などの多重極ロッド型のものが利用されている。図１０（ａ）は一般的な四重極ロッド型のイオンガイドの概略斜視図である。【０００３】
このイオンガイド７０は、円柱（又は円筒）形状の４本のロッド電極７１、７２、７３、７４がイオン光軸Ｃを取り囲むように互いに平行に配置された構造を有している。一般的には、イオン光軸Ｃを挟んで対向する２本のロッド電極７１と７３には同一の高周波電圧が印加され、これと周方向に隣接する２本のロッド電極７２、７４には先の高周波電圧と振幅が同一で位相が反転された高周波電圧が印加される。このように印加される高周波電圧により４本のロッド電極７１、７２、７３、７４で囲まれる空間には四重極高周波電場が形成され、この高周波電場中でイオンを振動させつつイオン光軸Ｃ付近に収束させながら後段に輸送することができる。【０００４】
本願出願人は、イオンの収束性が良好であるという上記多重極ロッド型イオンガイドの利点を生かしつつ、イオンを加速することもできるイオン輸送光学系として、図１０（ｂ）の斜視図に示すような仮想ロッド電極を用いるイオン輸送光学系を提案している（例えば特許文献１など参照）。この構成では、図１０（ａ）に示した各ロッド電極７１、７２、７３、７４をそれぞれ、イオン光軸Ｃの方向に沿って並べられた複数（この図の例では４枚）の板状の電極素板７９で構成した仮想ロッド電極７５、７６、７７、７８で置き換えている。【０００５】
この仮想多重極ロッド型のイオン輸送光学系では、１本の仮想ロッド電極７５、７６、７７、７８を構成する４枚の電極素板７９にそれぞれ異なる電圧を印加することが可能であるから、例えばイオンが進行する方向に段階的に増加する直流電圧を高周波電圧に重畳するように印加することにより、仮想ロッド電極７５、７６、７７、７８で囲まれる空間を通過する際にイオンを加速したり逆に減速させたりすることができる。さらにまた、図１０（ｃ）に示すように、仮想ロッド電極を構成する電極素板７９をイオンの進行方向に段階的にイオン光軸Ｃに近づくように配置することにより、イオン流を収束させつつ徐々に絞ることもできる。【０００６】
上述のように仮想ロッド電極を用いるイオン輸送光学系は優れた特性を持つものの、もともと１本のロッド電極で構成され得る電極が複数の電極素板に分割されていることから必然的に部品点数が増加し、組立てや製造時及び使用時の調整が煩雑になることが避けられない。こうした問題に対し、本願出願人は、特許文献２において、仮想ロッド電極を用いた多重極ロッド型イオンガイドの具体的な構成を提案している。【０００７】
この文献に開示された構成では、１枚の電極素板は、完成時にイオン光軸に向く側の一端が円弧状とされたやや長い形状とされ、イオン光軸に直交する面内でイオン光軸を取り囲むように配置される４枚の電極素板を１組として、４本の仮想ロッド電極を構成するべくイオン光軸方向に並ぶ４組の電極素板、即ち、１６枚の電極素板が絶縁体である合成樹脂製のホルダにネジで取り付けられる。また、イオン光軸に直交する面内でイオン光軸を挟んで対向配置された、同一の電圧が印加される電極素板はショート線で接続される。このようにして、電極素板を含む主要な構成要素は一体化（ユニット化）されるため、取扱いが容易であって組立てや調整の手間も軽減することができる。【０００８】
しかしながら、このような構成としても、仮想ロッド電極の総本数に１本の仮想ロッド電極を構成する電極素板の総枚数を乗じた数だけ、電極素板が必要になるため、四重極程度であればよいが、六重極、八重極など極数が増加すると部品点数が増大し、組立性や調整が煩雑になる。また、１本の仮想ロッド電極を構成する電極素板の枚数を例えば１０枚、２０枚、と多くした場合も同様である。こうしたことから、さらに一層、部品点数を減らし、組立性や調整を簡単にすることが望まれる。また、個別の電極素板をネジでホルダに取り付ける場合、取り付け時に電極素板の微妙な相対位置ずれが生じることがあり、これがイオンの収束性、つまりイオン通過効率に悪影響を及ぼす場合があり得る。【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１４９８６５号公報
【特許文献２】特開２００１−３５１５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主な目的とするところは、製造時の組立性や製造及び使用時の調整を容易にした仮想多重極ロッド型のイオン輸送光学系を備えた質量分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明は、イオン光軸方向に互いに分離されたｍ（ｍは２以上の整数）個の電極素板部から成る仮想ロッド電極を、イオン光軸を取り囲むように２ｎ（ｎは２以上の整数）本配置して成る仮想多重極ロッド型イオン輸送光学系を具備する質量分析装置において、
イオン光軸の周りに１本おきの仮想ロッド電極に属し、イオン光軸に直交する面内に配置されるｎ個の電極素板部と、このｎ個の電極素板部を電気的に接続する接続部とを、１枚の導電板により一体に形成して電極部材とし、該電極部材をイオン光軸方向に互いに離して２ｍ枚並べることにより、前記仮想多重極ロッド型イオン輸送光学系を構成したことを特徴としている。【００１２】
多重極ロッド型イオン輸送光学系では一般に、周方向に隣接する２本の電極には互いに異なる電圧、例えば一方に直流バイアス電圧Ｖに高周波電圧ｖ・cosωｔを重畳した複合電圧Ｖ＋ｖ・cosωｔを印加する場合、他方には同じ直流バイアス電圧Ｖに先の高周波電圧ｖ・cosωｔとは逆位相の高周波電圧−ｖ・cosωｔを重畳した複合電圧Ｖ−ｖ・cosωｔを印加する。本発明に係る質量分析装置では、イオン光軸の周囲に１個おきのｎ個の電極素板部は或る１枚の電極部材に設けられ、イオン光軸の周囲に隣接する電極素板部同士は異なる電極部材に設けられる。即ち、同じ電圧が印加されるｎ個の電極素板部だけが同一の電極部材に設けられるから、各電極部材毎に所定の電圧を印加することで２ｎ本の仮想ロッド電極で囲まれる空間に適切な高周波電場、又は直流電場に高周波電場が重畳された複合電場を形成することができる。また、複数の電極素板部とそれら電極素板部同士を接続する接続部が一体化されているため、部品点数を少なくすることができる。【００１３】
例えば仮想四重極ロッド型イオン輸送光学系ではｎ＝２、仮想八重極ロッド型イオン輸送光学系ではｎ＝４である。本発明に係る質量分析装置では、用意すべき電極部材の枚数は、仮想多重極ロッド型イオン輸送光学系の極数２ｎには無関係である。従って、極数が増えた場合でも１本の仮想ロッド電極を構成する電極素板部の個数が変わらなければ、用意すべき電極部材の枚数は同じで済む。このように、本発明に係る質量分析装置によれば、仮想多重極ロッド型イオン輸送光学系を構成するための部品点数を抑えることができ、特に極数が多い場合にその部品点数の抑制効果が大きい。【００１４】
本発明に係る質量分析装置の好ましい一態様として、前記電極部材は、環状又は環を部分的に切り出した形状である前記接続部の内縁端から内方に前記電極素板部が延出した形状である構成とするとよい。ここで、環とは例えば円環とすることができる。また、上記電極素板部は、その内方つまりイオン光軸に向いた縁端が、例えば円弧状又は双曲線状に形成されているようにするとよい。【００１５】
多重極ロッド型イオン輸送光学系では、イオン光軸の周りに隣接する２本のロッド電極の間の角度は等しい。そのため、それぞれ異なる（イオン光軸の周りに隣接する）仮想ロッド電極に属する電極素板部をそれぞれ有する、イオン光軸方向に隣接する２枚の電極部材は、全く同一形状として、一方を他方に対しイオン光軸の周りに所定角度だけ回転させることにより得ることができる。即ち、電極部材は１種類だけ作製すればよいため、電極部材を作製する際のコストを抑えることができ、仮想多重極ロッド型イオン輸送光学系を安価に構成することができる。【００１６】
また本発明に係る質量分析装置において、１枚の前記電極部材は、イオン光軸方向に隣接する２枚の電極部材の間を所定距離離すために介挿される１個の絶縁性の保持部材により保持される構成とすることができる。【００１７】
この構成によれば、それぞれ電極部材を保持させた保持部材をイオン光軸方向に重ねるように並べることにより、簡単に仮想多重極ロッド型イオン輸送光学系を構成することができる。また、その際に、保持部材のイオン光軸方向の厚さによって隣接する電極部材の離間距離が決まるため、精度良く電極部材を位置決めすることができる。また、１本の仮想ロッド電極を構成する電極素板部の個数の変更は並べる保持部材の個数によって変えることができるので、その変更は容易であって任意の段数の仮想多重極ロッド型イオン輸送光学系を構成することができる。【００１８】
なお、前述のような従来の仮想多重極ロッド型イオン輸送光学系では、イオン光軸に直交する面内に２ｎ本の仮想ロッド電極に属する電極素板が１枚ずつ必ず含まれる。これに対し、本発明に係る質量分析装置では、電極部材を平板状にした場合には、イオン光軸の周りに隣接する仮想ロッド電極に属する電極素板部はイオン光軸に直交する面内に含まれず、イオン光軸方向にずれることになる。しかしながら、その場合でも、仮想ロッド電極で囲まれる空間内の、特にイオン光軸の近傍に生じる高周波電場には殆ど影響がないから、十分なイオン収束性能を発揮することができる。【００１９】
但し、イオンの収束性能をより高くするため、或いは、イオンを加速する又は減速するべく印加する直流電圧を各段毎に変えるような場合には、イオン光軸の周りに隣接する仮想ロッド電極に属する電極素板部がイオン光軸に直交する面内に存在するほうが都合がよい。そこで、本発明に係る質量分析装置において、２ｍ枚の前記電極部材は、前記電極素板部が前記接続部と面一であるｍ枚の第１電極部材と、前記電極素板部が前記接続部と面一でないｍ枚の第２電極部材と、から成り、第１電極部材と第２電極部材とをイオン光軸方向に交互に配列することにより、各仮想ロッド電極から１個ずつの合計２ｎ個の電極素板部がイオン光軸に直交する面上に位置するようにした構成とするとよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る質量分析装置によれば、イオン光軸に直交する面内で同一電圧が印加される電極素板部と接続線（ケーブル線等）に相当する接続部とが電極部材として１枚の導電板から形成されているため、極数に拘わらず、１本の仮想ロッド電極を構成する電極素板部の個数ｍの２倍の枚数、つまり２ｍ枚の電極部材を用意すればよい。そのため、仮想多重極ロッド型イオン輸送光学系を構成する部品点数が少なくて済むとともに、組立てや製造・使用時の調整を容易にすることができる。特に極数が増えてもコストや組立の容易性は変わらないので、極数を多くする場合に有用である。また、２ｍ枚用意する電極部材は全て同じ形状のものとすることができるので、この点でもコストの抑制に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例であるＭＳ／ＭＳ型質量分析装置の要部の構成図。
【図２】衝突セル内に配置される仮想四重極ロッド型イオンガイドを構成するための電極部材の平面図。
【図３】仮想四重極ロッド型イオンガイドを構成するための電極ホルダの平面図（ａ）、Ａ−Ａ’矢視切断線での断面図（ｂ）、及びＢ−Ｂ’矢視切断線での断面図（ｃ）。
【図４】電極ホルダに電極部材を装着した状態の平面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）。
【図５】仮想四重極ロッド型イオンガイドの電極配列を示す要部の縦断面図。
【図６】仮想四重極ロッド型イオンガイド中のイオンの通過状態をシミュレーションした結果を示す図。
【図７】他の実施例の質量分析装置における仮想四重極ロッド型イオンガイドを構成するための電極部材の平面図（ａ）及びＤ−Ｄ’矢視切断線での断面図（ｂ）。
【図８】他の実施例における仮想四重極ロッド型イオンガイドの電極配列を示す要部の縦断面図。
【図９】他の実施例の質量分析装置における仮想四重極ロッド型イオンガイドを構成するための電極部材の平面図。
【図１０】従来の各種の多重極ロッド型イオンガイドの概略構成図。
【符号の説明】
【００２２】
１…ノズル
２…サンプリングコーン
３…第１イオンレンズ
４…第２イオンレンズ
５…第１段四重極
６…衝突セル
７…第２段四重極
８…第３段四重極
９…イオン検出器
Ｃ…イオン光軸
１１、１５…第１電極部材
１２…第２電極部材
１３…電極ホルダ
１４…固定用ボルト
２０、２４…円環状部
２１、２５、４１…電極素板部
２２、２６…ターミナル部
２３、２７…円形開口
３０…円環状部
３１…フランジ部
３２…切欠部
３３…ボルト嵌入孔
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明に係る質量分析装置の一実施例であるＭＳ／ＭＳ型（タンデム型）質量分析装置を図面を参照して説明する。図１は本実施例のＭＳ／ＭＳ型質量分析装置の要部の構成図である。【００２４】
この質量分析装置の前段には液体クロマトグラフが設けられ、液体クロマトグラフのカラムで成分分離された試料液がノズル１に導入される。ノズル１から片寄った電荷を付与されつつ略大気圧雰囲気中に噴霧（エレクトロスプレイ）された試料液の液滴から溶媒が気化する過程で試料に含まれる各種成分はイオン化され、サンプリングコーン２を通過して後段へと送られる。このイオンは、第１イオンレンズ３及び第２イオンレンズ４を通過する際に収束され、場合によっては加速されて、第１段四重極５に導入される。第１段四重極５には様々な質量を有するイオンが導入されるが、特定の質量（厳密には質量電荷比m/z）を有する目的イオンのみが第１段四重極５を選択的に通過して次段の衝突セル６に送られ、それ以外のイオンは途中で発散してしまう。【００２５】
衝突セル６内にはアルゴンガス等の所定の衝突誘起解離（ＣＩＤ）ガスが導入されており、上記目的イオンは衝突セル６内に配設された第２段四重極７により形成される電場を通過する際にＣＩＤガスに衝突すると開裂する。即ち、第１段四重極５で選択された上記目的イオンがプリカーサイオンとなって各種のプロダクトイオンが生成される。これら各種のプロダクトイオンや開裂しなかった目的イオンは衝突セル６から出て第３段四重極８に導入され、特定の質量を有するプロダクトイオンのみが第３段四重極８を選択的に通過してイオン検出器９に送られ、それ以外のイオンは途中で発散してしまう。こうしてイオン検出器９には特定の質量を有するプロダクトイオンのみが到達し、そのイオンの量に応じた検出信号が出力される。第３段四重極８に印加する電圧を走査することにより、第３段四重極８で選択されるプロダクトイオンの質量を走査することができる。また、第１段四重極５に印加する電圧を変化させることにより、第１段四重極５で選択されるイオン、つまりプリカーサイオンの質量を変更することができる。【００２６】
ノズル１からイオン検出器９までのイオンが通過する経路は複数の部屋に区画されており、ノズル１が配設された初段のイオン化室から四重極５、７、８、イオン検出器９が配設された分析室に向かって段階的に真空度が高くなるように真空排気がなされている。但し、衝突セル６内にはほぼ連続的にＣＩＤガスが供給されるため、高真空の分析室内にあっても衝突セル６内のガス圧は比較的高い。そのため、衝突セル６内でＣＩＤガスに衝突したイオンは進行方向を変えて発散し易いが、第２段四重極７により形成される電場によってイオンは適切にイオン光軸Ｃ付近に収束されつつ後段に運ばれる。本実施例の質量分析装置では、この第２段四重極７として、後述する特徴的な構造の仮想四重極ロッド型イオンガイドを用いている。【００２７】
次に、この仮想四重極ロッド型イオンガイドの詳細な構造を図２〜図５により説明する。この仮想四重極ロッド型イオンガイドは、主要な構成要素として電極部材１１、１２と電極ホルダ１３とを含む。図２は、第１電極部材１１、第２電極部材１２をそれぞれイオン光軸Ｃに平行な方向から見た平面図である。【００２８】
図２（ａ）に示す第１電極部材１１は１枚の金属板（又は他の導電性の板部材）を加工することで形成されたものであり、イオン光軸Ｃを中心とする円環状部２０と、円環状部２０の内周縁の上下からそれぞれ内方、つまりイオン光軸Ｃに向かって延出する一対の電極素板部２１と、円環状部２０の外周縁の左斜め上から外方に延出するターミナル部２２と、を有する。円環状部２０には９０°の角度間隔で４個の円形開口２３が穿設されている。電極素板部２１はイオン光軸Ｃに向いた縁端が円弧状に形成された細長い形状であり、２つの電極素板部２１の円弧状の縁端はイオン光軸Ｃを挟んで１８０°対向している。【００２９】
図２（ｂ）に示す第２電極部材１２は第１電極部材１１と全く同じ形状の部材であり、第１電極部材１１をイオン光軸Ｃを中心に図２で時計回り方向に９０°回転させたものである。但し、図２（ｂ）では、説明の便宜上、図２（ａ）とは異なる符号を各部に付している。【００３０】
図３（ａ）は電極ホルダ１３をイオン光軸Ｃに平行な方向から見た平面図（ａ）、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’矢視切断線での断面図、（ｃ）は（ａ）中のＢ−Ｂ’矢視切断線での断面図である。電極ホルダ１３は絶縁性を有する例えばテフロン（デュポン社の商標）樹脂等の合成樹脂（又は別の絶縁体）から形成され、イオン光軸Ｃ方向に厚みのある円環状部３０と、円環状部３０の外周縁から断面略Ｌ字状に外方に張り出したフランジ部３１とを有し、フランジ部３１には周方向の１個所で所定幅の切欠部３２が形成されている。また、円環状部３０には９０°の角度間隔で４個のボルト嵌入孔３３が形成されている。このボルト嵌入孔３３の内径は上記電極部材１１、１２の円形開口２３、２７の内径よりも一回り小さいものとなっている。また、フランジ部３１の内周縁の直径は電極部材１１、１２の円環状部２０、２４の外周縁の直径とほぼ同じ又は僅かに大きくされており、切欠部３２の幅はターミナル部２２、２６の幅よりも僅かに大きくされている。【００３１】
図４（ａ）は上記電極部材１１、１２及び電極ホルダ１３から構成される仮想四重極ロッド型イオンガイドをイオン光軸Ｃに平行な方向から見た平面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ−Ｅ’矢視切断線での断面図である。また図５は、仮想四重極ロッド型イオンガイドの電極配列を示す要部の縦断面図である。【００３２】
前述の電極ホルダ１３の切欠部３２にターミナル部２２が一致するように、フランジ部３１の内側に第１電極部材１１を嵌め込むことにより、１個の電極ホルダ１３に１枚の第１電極部材１１を保持させる。この状態では、第１電極部材１１の円形開口２３の中心と電極ホルダ１３のボルト嵌入孔３３の中心とはいずれもイオン光軸Ｃに平行な同一線上に位置する。一方、別の電極ホルダ１３をイオン光軸Ｃを中心に図３（ａ）において時計回り方向に９０°回転させると、切欠部３２の位置がターミナル部２６の位置と一致するから、第２電極部材１２を上記第１電極部材１１と同様にフランジ部３１の内側に嵌め込む。【００３３】
こうして第１電極部材１１を保持させた電極ホルダ１３と第２電極部材１２を保持させた電極ホルダ１３とをイオン光軸Ｃ方向に交互に並べ、図４（ｂ）に示すように、隣接する電極ホルダ１３同士を密着させる。すると、第１、第２電極部材１１、１２の円環状部２０、２４は、隣接する２個の電極ホルダ１３の円環状部３１の間にサンドイッチ状に挟まれる。電極部材１１又は１２を保持させた電極ホルダ１３を所定個数、イオン光軸Ｃ方向に重ねることで仮想四重極ロッド型イオンガイドを構成する。【００３４】
このように複数の電極ホルダ１３を積層させたとき、各電極ホルダ１３のボルト嵌入孔３３と電極部材１１、１２の円形開口２３とは円周上の９０°毎の位置でイオン光軸Ｃに平行な線上に揃う。そこで、図４（ｂ）に示すように、４本の固定用ボルト１４をそれぞれイオン光軸Ｃに平行な方向にボルト嵌入孔３３に貫通させることで、上述のように電極部材１１、１２を挟持した状態で複数の電極ホルダ１３を固定する。円形開口２３の内径はボルト嵌入孔３３の内径よりも大きいため、ボルト嵌入孔３３に金属製の固定用ボルト１４を挿通しても、ボルト１４と電極部材１１、１２とは接触せず、両者の間の絶縁は確保できる。【００３５】
第１電極部材１１と第２電極部材１２とはイオン光軸Ｃの周りに互いに９０°回転されたものであるから、或る１枚の第１電極部材１１とイオン光軸Ｃ方向に隣接する１枚の第２電極部材１２とに設けられた合計４個の電極素板部２１、２５は、図４（ａ）に示すように、イオン光軸Ｃの周りに９０°対称配置となり、イオン光軸Ｃに向いた端縁はいずれも円弧状になる。この４個の電極素板部２１、２５が四重極の４極を構成する。この４極はイオン光軸Ｃに直交する一つの面上に存在しない（イオン光軸Ｃ方向にずれた位置に存在する）ものの、実質的に図１０（ｂ）に示した従来の仮想四重極ロッド型イオンガイドにおいてイオン光軸Ｃに直交する一面上に存在する４枚の電極素板と同等の作用を有する。図１０（ｂ）に示した４段の構成を実現するには、第１電極部材１１を保持させた電極ホルダ１３を４個、第２電極部材１２を保持させた電極ホルダ１３を４個用い、それらをイオン光軸Ｃ方向に交互に配列すればよい。【００３６】
図６は第１電極部材１１を保持させた電極ホルダ１３を６個、第２電極部材１２を保持させた電極ホルダ１３を６個用い、それらを交互に配置することで６段の構成としたもののである。第１電極部材１１の電極素板部２１と第２電極部材１２の電極素板部２５とはイオン光軸Ｃ方向に距離ｄだけ離れるが、これは電極ホルダ１３の厚みで決まる。換言すれば、電極ホルダ１３の厚みによって、電極素板部２１と電極素板部２５との離間距離ｄを高い精度で以て決めることができる。イオン光軸Ｃ方向に並ぶ６個の電極素板部２１又は２５がそれぞれ１本の仮想ロッド電極を構成し、この仮想ロッド電極がイオン光軸Ｃを取り囲むように４本配置されることで仮想四重極ロッド型イオンガイドが構成されている。【００３７】
上記仮想四重極ロッド型イオンガイドに対し、６枚の第１電極部材１１には、例えば直流電圧Ｖに高周波電圧ｖ・cosωｔを重畳した複合電圧Ｖ＋ｖ・cosωｔを印加し、６枚の第２電極部材１２には、例えば直流電圧Ｖに高周波電圧−ｖ・cosωｔを重畳した複合電圧Ｖ−ｖ・cosωｔを印加する。これら電圧は図４（ａ）に示すように、電極ホルダ１３の外周縁から外方に突出したターミナル部２２、２６から与えることができる。上記のような電圧を印加することで、電極素板部２１、２５により形成される４本の仮想ロッド電極で囲まれる空間には高周波電場が形成され、これによりイオンをイオン光軸Ｃ近傍に収束させながら後段に輸送することができる。【００３８】
図６は、図５に示した仮想四重極ロッド型イオンガイドの内部空間でのイオンの通過状態をシミュレーションした結果を示す図である。上述のようにこの仮想四重極ロッド型イオンガイドは４極の電極素板部２１、２５が同一面上にないが、図６で分かるように、イオンは発散せずにイオン光軸Ｃの近傍に収束されながら輸送される。それによって、高いイオン輸送効率を達成することができる。【００３９】
なお、６枚の第１電極部材１１、６枚の第２電極部材１２にそれぞれ同一の複合電圧を印加するのではなく、直流電圧をイオン光軸Ｃ方向に段階的に変化させることにより、直流電場の電位勾配によってイオンを加速又は減速させることもできる。【００４０】
以上のように本実施例の質量分析装置における仮想四重極型イオンガイドによれば、同一電圧が印加される、イオン光軸Ｃを挟んで対向する一対の電極素板部とこれらを接続する接続部とが１枚の金属板から形成されており、さらにこれを保持する電極ホルダを複数積層してボルトで固定することでイオンガイドを構成することができるので、構造が簡単で部品点数も少なくて済み、また組立性や製造・使用時の調整も容易である。また、段数、つまり１本の仮想ロッド電極を構成する電極素板部の枚数の変更なども容易に行うことができる。【００４１】
上記実施例の構成では、４極がイオン光軸Ｃに直交する一面上に存在しないが、次のようにすることで４極をイオン光軸Ｃに直交する一面上に配置することができる。即ち、第２電極部材１２は図２（ｂ）に示したもののをそのまま使用し、第１電極部材は図７に示した、上記実施例とは少し異なる形状のものを使用する。この第１電極部材１５は、円環状部２０の内周縁から内方に延出する電極素板部４１がその途中で鈎状に折り曲げられ、電極素板部４１の内周部分は円環状部２０と平行で且つイオン光軸Ｃ方向にずれたようになっている。【００４２】
これにより、上記実施例と同様にこの第１電極部材１５を電極ホルダ１３に保持させてイオン光軸Ｃ方向に複数の電極ホルダ１３を重ねたときに、第１電極部材１５の電極素板部４１の内周部分と第２電極部材１２の電極素板部２５とはイオン光軸Ｃに直交する一面上に位置し、断面で見たときに図８に示すような配列となる。【００４３】
また上記実施例は仮想四重極ロッド型イオンガイドを用いた例であるが、六重極、八重極、と極数を増加させることも容易である。仮想六重極ロッド型イオンガイドを構成する場合には、図９（ａ）に示すように、円環状部２０の内周縁からイオン光軸Ｃの周りに１２０°間隔で電極素板部２１が延出した形状の電極部材を用いる。また、仮想八重極ロッド型イオンガイドを構成する場合には、図９（ｂ）に示すように、円環状部２０の内周縁からイオン光軸Ｃの周りに９０°間隔で電極素板部２１が延出した形状の電極部材を用いる。一方、第２電極部材は、上記第１電極部材を、イオン光軸Ｃの周りに６０°、及び４５°、それぞれ回転させたものを用いればよい。【００４４】
また、上記実施例では本発明で特徴的な仮想多重極ロッド型イオンガイドを衝突セル６内で使用したが、従来、イオンガイドやイオンレンズ等のイオン輸送光学系を利用していた様々な部分で利用することができる。例えば、図１に示したＭＳ／ＭＳ型質量分析装置において、第１イオンレンズ３や第２イオンレンズ４に仮想多重極ロッド型イオンガイドを用いることもできる。もちろん、ＭＳ／ＭＳ型に限らず、様々な質量分析装置におけるイオン輸送光学系として利用できることは当然である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年3月11日(2009.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
こうして第１電極部材１１を保持させた電極ホルダ１３と第２電極部材１２を保持させた電極ホルダ１３とをイオン光軸Ｃ方向に交互に並べ、図４（ｂ）に示すように、隣接する電極ホルダ１３同士を密着させる。すると、第１、第２電極部材１１、１２の円環状部２０、２４は、隣接する２個の電極ホルダ１３のフランジ部３１の間にサンドイッチ状に挟まれる。電極部材１１又は１２を保持させた電極ホルダ１３を所定個数、イオン光軸Ｃ方向に重ねることで仮想四重極ロッド型イオンガイドを構成する。
【国際調査報告】
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