(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に由来するイオンを閉じ込める三次元四重極部を有し、上記試料を質量分析する三次元四重極質量分析計において、
上記三次元四重極部に形成され、三次元四重極部内部と外部とを貫通する通気孔と、この通気孔内に配置され、通気孔を開閉する制御弁とを備え、上記開閉制御弁の開度を制御することで上記三次元四重極内部の真空度を調整することを特徴とする三次元四重極質量分析計。
【請求項２】
請求項１記載の三次元四重極質量分析計において、上記三次元四重極部にバッファーガスを導入するガス導入手段と、このガス導入手段から導入されるガスの流量と上記制御弁とを制御して、上記三次元四重極部内の真空度を所定の値に維持し、感度、分解能を調整する制御手段とを備えることを特徴とする三次元四重極質量分析計。
【請求項３】
請求項１記載の三次元四重極質量分析計において、標準ガスを導入してピーク分解能及び強度を検出し、検出したピーク分解能及び強度に基づいて、上記制御弁の開度を制御することで、分析条件を設定することを特徴とする三次元四重極質量分析計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元四重極質量分析計に係わり、特に三次元四重極質量分析計の真空度の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
試料に由来するイオンを質量分析する三次元四重極質量分析計(３DＱＭＳ)では、3ＤＱ部（三次元四重極部）を保温・固定する絶縁物内にリング電極を配置し、絶縁物上下にエンドキャップ電極が配置されている。
【０００３】
3DＱ部内、または外部でイオン化され3DＱ部内に導入された試料は、3DＱ部内で任意の時間だけ保持された後、エンドキャップに形成された細孔より質量数毎に検出器へ放出される。
【０００４】
この3DＱ部内には、キャリアガスまたは反応ガスとしてヘリウムなどの不活性ガスが常時導入されており、3DＱ外部と比べて真空度が低い状態となっていた。
【０００５】
キャリアガスとして用いられるヘリウムは、３DＱ部内ではバッファガスとしての役割を有し、ヘリウム量によりイオンの保持効率が変化する。
【０００６】
3DＱ部内のイオン量、バッファガス量は、これらを３ＤＱ部内へ導入する量を調節することで行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、3DＱ部の側面を囲む壁面が存在するため、3DＱ部内のイオンの出口はエンドキャップ電極の細孔のみであり排気効率が低く、クリーニング、カラム交換のために真空を開放した後、再度、装置を立ち上げてから分析に必要な真空度を確保するまでに長時間を要した。
【０００８】
また、3DＱMSでは、任意時間内に3DＱ部に導入されたイオンを高周波電圧掃引により質量数毎に検出器に放出する動作を繰り返すことでデータ収集を行う。
【０００９】
このため任意時間内により多くの目的イオンを導入することにより分析の高感度化が可能である。
【００１０】
しかしながら、従来技術にあっては、上述したように、イオン量、バッファガス量は、これらを３ＤＱ部内へ導入する量を調節することで行われていたため、ガスクロマトグラフ装置などの分離装置の分離最適条件と、質量分析計のイオン検出最適条件を同時に満たすことは困難であった。
【００１１】
つまり、ガスクロマトグラフ装置をイオン種の分離装置とした場合、キャリアガス流量を増加することにより、単位時間当たりの目的イオンの3DＱ部内への導入量を増加することができるが、キャリアガス流量を増加すると、3DＱ部内に存在するヘリウムが必要以上に増加し分解能が低下する。
【００１２】
また、3DＱ部内に存在するヘリウムが必要以上に増加すると、ＣＩ等イオン同士の相互作用が起きることで質量数のずれが生じ、精度の良いマススペクトルが得られなくなる等の問題があった。
【００１３】
また、キャリアガス流量を増加し真空度が低くなると、イオンの保持効率が下がり検出感度が低くなってしまう。
【００１４】
本発明の目的は、3DＱ部自体に真空度を調整する機能を備えさせ、この機能により、3DＱ部内の真空度を制御することにより装置立ち上げ時間を短縮するとともに、分離装置の分離最適条件と質量分析計の最適条件とを同時に設定可能とすることにより、高感度・高精度な分析を行うことができる三次元四重極質量分析計を実現することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
（１）試料に由来するイオンを閉じ込める三次元四重極部を有し、上記試料を質量分析する三次元四重極質量分析計において、上記三次元四重極部に形成され、三次元四重極部内部と外部とを貫通する通気孔と、この通気孔内に配置され、通気孔を開閉する制御弁とを備え、上記開閉制御弁の開度を制御することで上記三次元四重極内部の真空度を調整する。
【００１６】
（２）好ましくは、上記（１）において、上記三次元四重極部にバッファーガスを導入するガス導入手段と、このガス導入手段から導入されるガスの流量と上記制御弁とを制御して、上記三次元四重極部内の真空度を所定の値に維持し、感度、分解能を調整する制御手段とを備える。
【００１７】
（３）また、好ましくは、上記（１）において、標準ガスを導入してピーク分解能及び強度を検出し、検出したピーク分解能及び強度に基づいて、上記制御弁の開度を制御することで、分析条件を設定する。
【００１９】
三次元四重極部に、真空度調整手段を設け、装置立ち上げ時には真空度調整手段により迅速に分析に必要な真空度とすることができ、装置の起動時間を短縮できる。
【００２０】
また、バッファガス流量が増加しても、真空度調整手段を制御して、三次元四重極部内を、常に分析に最適な真空度に維持できるため、イオン種の分離手段のイオン分離最適条件と質量分析計の最適条件とを同時に設定することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である三次元四重極質量分析計の三次元四重極部（３ＤＱ部）概略断面図であり、壁面に通気量制御弁が設けられているところがこの例の特徴である。
【００２２】
また、図２は、図１に示した3DＱ部を使用したガスクロマトグラフ／質量分析システムの概略構成図である。
【００２３】
さらに、図３は、本発明の一実施形態である3DＱMSによる装置の起動から分析条件決定までの動作フローチャートである。
【００２４】
まず、図２において、測定試料は、ガスクロマトグラフ装置８のＧＣカラム９に供給され、イオン化された試料が質量分析計１０の３ＤＱ部１１に供給され、所定時間だけ閉じ込めらる。
【００２５】
３ＤＱ部１１は高真空部内に配置されており、この高真空部は、ポンプ１２及び分子ポンプ１３により排気され、真空度が維持されるように構成されている。
【００２６】
３ＤＱ部１１に所定時間閉じ込められたイオンは、検出器１４に供給され、この検出器１４により検出されたイオン数をデータ処理装置１５が分析して、試料の質量を分析する。
【００２７】
次に、図１を参照して、３ＤＱ部１１の構成について説明する。
図１において、互いに対向するエンドキャップ電極１及び２と、リング電極３とは絶縁物４に支持されている。
【００２８】
また、バッファガス導入口７が、絶縁物４に形成され、このバッファガス（キャリアガス）導入口７からキャリアガスとともにイオンが３ＤＱ部１１内に導入される。
【００２９】
エンドキャップ電極１及び２には、細孔１６が形成され、この細孔１６がイオンの出口となっている。
【００３０】
そして、絶縁物４には、３ＤＱ部通気孔５が形成されている。この３ＤＱ部通気孔５は、３ＤＱ部１１内部と外部とを貫通して形成されており、３ＤＱ部通気孔５内には、制御弁６が配置されている。
【００３１】
この制御弁６は、３ＤＱ部通気孔５を全閉状態から全開状態まで、動作し得るものであり、通気孔５の通気量は質量分析計のデータ処理装置１５より弁６の開放度合が調節、制御される。
【００３２】
次に、図３を参照して、本発明の3DＱMSによる装置の起動から分析条件決定までの動作を説明する。
図３において、装置の電源がオンとされると、制御弁６が全開とされ、ポンプ１２等により、真空引きが開始され、３ＤＱ部１１内が所定の真空度となると、装置の起動が完了される（ステップＳ１〜Ｓ４）。
【００３３】
この装置の立ち上げ時は、制御弁６が全開とされているので、3DＱ部１１内の排気を迅速に行うことができ、図３の(A)の部分である装置の安定化時間を短縮化することができる。
【００３４】
次に、質量分析計の真空度が分析可能な条件となった後、データ処理装置１５の制御画面上よりクロマトグラムとマススペクトルのモニターを行い、3DＱ部１１内の真空度を最適化する。
【００３５】
つまり、ガス導入手段であるバッファガス導入口７から導入されるガスの流量と真空度調整手段である制御弁６の開度とを制御して、三次元四重極部１１内の真空度を所定の値に維持し、感度、分解能を、条件設定手段であるデータ処理装置１５（感度、分解能を調整する制御手段でもある）により調整する。
【００３６】
そして、キャリアガス流速、または反応ガス導入量を分析対象試料の測定条件に設定し、キャリブレーションガスなどの標準ガスを導入する（ステップＳ５、Ｓ６）。
【００３７】
次に、データ処理装置１５の画面上より標準ガスのピーク分解能、強度を確認し、真空度を調節する。つまり、制御弁６の開放度合を変化させ、モニター成分の分解能を、測定者があらかじめ決定した範囲内にありピーク強度が最大となる位置で固定し、質量分析計の分析最適条件を決定する（ステップＳ７〜Ｓ９）。
【００３８】
そして、上記分析最適条件で試料を測定する（ステップＳ１０）。これにより、最良の感度での測定が可能となる。
【００３９】
分析条件を変更しガス導入量が変更された場合や、より良いデータが必要な場合は、高感度、高分解能とするために、再び条件検討を実行する（ステップＳ１１）。これにより、常に最適な真空度を確保する。
【００４０】
なお、図３に示した操作動作フローのシーケンスを組むことにより、操作者によらず、自動で分析最適条件を決定することも可能である。
【００４１】
この場合、あらかじめ測定者が設定した分解能の値をしきい値として最適条件を決定する。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態である三次元四重極質量分析計によれば、３ＤＱ部１１に、通気孔５と、この通気孔５の開口状態を変化させる制御弁６とを設け、装置立ち上げ時には制御弁６を全開とすることで迅速に分析に必要な真空度とすることができ、装置の起動時間を短縮できる効果がある。
【００４３】
また、キャリアガス流量、反応ガス導入量が増加しても、制御弁６の開閉状態を制御して、３ＤＱ部１１内を、常に分析に最適な真空度に維持できるため、イオン種の分離装置のイオン分離最適条件と質量分析計の最適条件とを同時に設定することができる。
【００４４】
このため、キャリアガス流量を増加し目的成分を短時間にトラップ内に導入・検出可能となる事から、微量成分の高感度分析が可能である。
【００４５】
また、３ＤＱ部１１内は高真空が維持されている為、試料イオン間の再結合や化学イオン化反応などのイオンの間相互作用を抑制できることから、常に正確なマススペクトルを得ることが可能である。
【００４６】
なお、上述した例は、３ＤＱ部１１に制御弁６を設けて、３ＤＱ部１１内の真空度を調整する例であるが、制御弁６以外に例えば、反応ガスを導入する導入孔をさらに形成し、この導入孔から供給される反応ガスと、制御弁６の開閉動作とにより、３ＤＱ部１１内の真空度を調整するようにすることもできる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、3DＱMSの3DＱ部内の真空度を制御することが可能であり、装置立ち上げ時間を短縮するとともに、分離装置の分離最適条件と質量分析計の最適条件とを同時に設定可能とすることにより、高感度・高精度な分析を行うことができる三次元四重極質量分析計を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である3DＱＭＳにおける３ＤＱ部の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態である3DＱMＳを使用したガスクロマトグラフ／質量分析システムの概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態である3DＱMＳによる装置の起動から分析条件決定までの動作フローチャートである。
【符号の説明】
１、２            エンドキャップ電極
３                リング電極
４                絶縁物
５                3DＱ部通気孔
６                制御弁
７                バッファガス導入口
８                ガスクロマトグラフ装置
９                ＧＣカラム
１０              質量分析計
１１              3DＱ部
１２              ポンプ
１３              分子ポンプ
１４              検出器
１５              データ処理装置
１６              細孔
【図１】
0003681348.tif 000002
【図２】
0003681348.tif 000003
【図３】
0003681348.tif 000004