(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源によって発生された試料のイオンを、磁場を固定して電場用ＤＡコンバータにより電場を掃引してエネルギを補正するとともに、電場を固定して磁場用ＤＡコンバータにより磁場を掃引することにより質量数毎に分離し、そのイオンのマスピークを得ることにより、試料を分析する質量分析計において、
前記電場用ＤＡコンバータである第１のＤＡコンバータと、第２のＤＡコンバータと、この第２のＤＡコンバータの出力を圧縮して出力する圧縮手段と、この圧縮手段の出力を前記第１のＤＡコンバータの出力に加算して電場電圧として出力する加算手段とを備え、
前記第１のＤＡコンバータの出力によるマスピークが一番最大となる電圧で前記第１のＤＡコンバータの出力が固定され、
前記加算手段はこの固定された前記第１のＤＡコンバータの出力に前記圧縮手段の出力を加算して出力することを特徴とする質量分析計における高分解能電場掃引装置。
【請求項２】
前記第１のＤＡコンバータは１８ビットのＤＡコンバータであるとともに、前記第２のＤＡコンバータは１６ビットのＤＡコンバータであり、更に前記圧縮手段は前記１６ビットのＤＡコンバータの出力を１／６４に圧縮する１／６４のオペアンプであることを特徴とする請求項１記載の質量分析計における高分解能電場掃引装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電場電圧を掃引して、特定の質量のピーク強度をモニタしながら、高分解能の定量データを取得する質量分析計の技術分野に属し、特に、電場電圧の掃引を高精度に行うようにする質量分析計における高分解能電場掃引装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
質量分析計は、イオン源によって発生された試料のイオンを、磁場を固定しかつ電場を掃引してエネルギを補正するとともに、電場を固定しかつ磁場を掃引して質量数毎に分離し、そのイオンのマスピークを得ることにより、試料を分析するものである。このような質量分析計を用いて、試料を分析するにあたり種々の分析方法が行われており、この分析方法のなかに、特定の質量数の検出ピークをモニタしながら、そのピーク強度を測定し、ピーク強度の変化から混合物の濃度の定量化を行う定量測定方法がある。そして、この定量測定方法の１つとして、ＳＩＭ（Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）測定法があり、図３に示すように特定の質量数を中心に分析系電源を分析系電圧波形Ｖで微小掃引することにより、質量数のマスピーク波形ＰＭをサンプリングして、そのデータをメモリに格納し、以後掃引を所定回数繰り返して得られたデータを積算し、積算したデータから面積値および最大値を求める測定方法である。
【０００３】
このような質量分析計においては、前述のようにある質量数のピークを捕まえるために固定し、電場を掃引してＡＤコンバータでサンプリングしたデータをコンピュータで処理することによって、そのサンプルのピークの強度を、面積を捕らえるようにしているが、このとき、電場の掃引には、図４に示すように従来１８ｂｉｔのＤＡコンバータ（以下、ＤＡＣともいう）を用いている。
【０００４】
すなわち、図４に示すように従来の電場掃引装置１では、１８ｂｉｔリニアカウンタ２に、図示しないＣＰＵから掃引用のカウンタクロックが所定時間入力されると、この間、１８ｂｉｔリニアカウンタ２はＣＰＵからのディジタルのスタートデータラッチ信号を出力し、この信号が１８ｂｉｔＤＡＣ３によりアナログに変換され、更にオペアンプ４を介して電場電圧として出力される。そして、電場電圧までをある点からある点まで掃引することにより、図５に示すようにマスピークの階段状の波形が得られる。この場合、１８ｂｉｔＤＡＣ３は１８ｂｉｔであるため、＋１０Ｖで使用した場合、その分解能がＤＡＣの１ステップ（１ＬＳＢ）の電圧は３８μＶになる。
【０００５】
このように、ＤＡＣに１８ｂｉｔのＤＡＣ３が用いられている理由は、現存するＤＡＣのなかで、１８ｂｉｔのＤＡＣ３が最も高性能でかつ最も高分解能であるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、質量分析においては、極微量な物質をできるだけ正確に測定することが重要であるとともに、極微量のサンプルの定量測定を正確に行うためには如何に質量分析計から出てくるピークをアクイジションユニットでできるだけ正確にかつできるだけ早く捕らえるが大事である。特に、最近では質量分析計の分解能が上がってきており、極微量サンプルの場合には、ピーク幅がかなり狭くなってきている。このため、マスピーク自体を捕らえることができなくなってしまう。また、マスピークを捕らえられたとしても、波形の階段状のがたつきが想定精度に影響してくるようになる。この階段状のがたつきを減らさないと、いくらＡＤコンバータのサンプリングスピードを速くしても、正確な面積計算ができず、特に前述のＳＩＭ測定法では、この面積値が定量値となってしまうので、問題となる。
【０００７】
そこで、磁場型質量分析計においては、高分解能条件のピーク波形をより細かく展開するため、および高分解能条件のピーク強度を正確に捕捉するために、電場を制御する設定精度を向上させる必要がある。
【０００８】
しかしながら、前述のように現在使用されている１８ｂｉｔのＤＡＣが価格的に見合う最高分解能であることから、測定の正確性にも限度があり、１８ｂｉｔのＤＡＣ３を用いた測定の分解能を越える分解能の正確な測定、すなわち図５に示すマスピークの波形の階段幅を細分化することは、従来困難となっている。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、現存するＤＡＣを用いて、現存する最高分解能のＤＡＣよりも高分解能の測定を行うことができるようにする質量分析計における高分解能電場掃引装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、請求項１の発明は、イオン源によって発生された試料のイオンを、磁場を固定して電場用ＤＡコンバータにより電場を掃引してエネルギを補正するとともに、電場を固定して磁場用ＤＡコンバータにより磁場を掃引することにより質量数毎に分離し、そのイオンのマスピークを得ることにより、試料を分析する質量分析計において、前記電場用ＤＡコンバータである第１のＤＡコンバータと、第２のＤＡコンバータと、この第２のＤＡコンバータの出力を圧縮して出力する圧縮手段と、この圧縮手段の出力を前記第１のＤＡコンバータの出力に加算して電場電圧として出力する加算手段とを備え、前記第１のＤＡコンバータの出力によるマスピークが一番最大となる電圧で前記第１のＤＡコンバータの出力が固定され、前記加算手段がこの固定された前記第１のＤＡコンバータの出力に前記圧縮手段の出力を加算して出力することを特徴としている。
【００１２】
更に、請求項２の発明は、前記第１のＤＡコンバータが１８ビットのＤＡコンバータであるとともに、前記第２のＤＡコンバータは１６ビットのＤＡコンバータであり、更に前記圧縮手段が前記１６ビットのＤＡコンバータの出力を１／６４に圧縮する１／６４のオペアンプであることを特徴としている。
【００１３】
【作用】
このような構成をした本発明の質量分析計における高分解能電場掃引装置においては、電場を掃引する電場用ＤＡコンバータである第１のＤＡコンバータの出力に、第２のＤＡコンバータの出力を圧縮手段によって圧縮した出力が加算手段により加算されたものが、電場を掃引する電場電圧として出力されるようになる。これにより、第２のＤＡコンバータの出力が第１のＤＡコンバータの出力を中心に振られることにより、その分解能の１ステップ（１LSB）の出力は圧縮手段で圧縮された出力となる。したがって、従来のように１つのＤＡコンバータのみを使用した場合に換算すると、この場合のＤＡコンバータは、実質的に第１のＤＡコンバータのビット数に、この第１のＤＡコンバータの出力が圧縮手段によって圧縮された出力になるまでのビット数を加算したビット数のＤＡコンバータになる。すなわち、本発明の高分解能電場掃引装置により得られるマスピークの波形は、この加算されたビット数の波形となり、より高ビット精度で細かく電場掃引がされるようになる。特に、請求項２の発明においては、１８bitＤＡコンバータと、１６bitＤＡコンバータと、１／６４オペアンプとを用いることにより、実質的に２１bitＤＡコンバータを用いた場合と同じことになる、すなわち２１bit精度で電場掃引が行われるようになる。
【００１４】
また、このように、電場が高ビット精度で細かく掃引されることにより、マスピークの波形の階段状のがたつきが少なくなり、現存のＤＡコンバータを用いてより正確なマスピークの分析情報が安価に得られるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明にかかる質量分析計における高分解能電場掃引装置の実施の形態の一例を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、この例の高分解能電場掃引装置１は、前述の従来と同様の、１８ｂｉｔリニアカウンタ２、１８ｂｉｔＤＡＣ３、およびオペアンプ４を備えているが、これに加えて、現存の１６ｂｉｔリニアカウンタ５、１６ｂｉｔＤＡＣ６、および１／６４圧縮用オペアンプ７を備えているとともに、オペアンプ４の出力と１／６４圧縮用オペアンプ７の出力とを加算する加算用オペアンプ８を備えている。そして、従来と同様に１８ｂｉｔＤＡＣ３によりマスピークを求めるモードと、１８ｂｉｔＤＡＣ３により求められたマスピークの電圧に、１６ｂｉｔＤＡＣ６の出力電圧を圧縮した電圧を加算する加算モードとが設定されている。
【００１７】
このように構成された本例の高分解能電場掃引装置１においては、まず、１８ｂｉｔＤＡＣ３によるマスピークを求めるモードが設定される。そして、求められたマスピークの一番最大になる電圧のところで、１８ｂｉｔＤＡＣ３が固定される。次に、１６ｂｉｔＤＡＣ６からの出力電圧の圧縮電圧を加算する加算モードが切替、設定される。
【００１８】
この状態で、１６ｂｉｔリニアカウンタ５に、ＣＰＵから掃引用のカウンタクロックが所定時間入力されると、この間、１６ｂｉｔリニアカウンタ５はＣＰＵからのディジタルのスタートデータラッチ信号を出力し、この信号が１６ｂｉｔＤＡＣ６によりアナログに変換され、更に、１／６４圧縮用オペアンプ７により１６ｂｉｔＤＡＣ６の出力が６４分の１に圧縮される。その場合、１６ｂｉｔＤＡＣ６が±１０Ｖで使用されるとすると、１６ｂｉｔＤＡＣ６の出力電圧は±１０Ｖ／２１６＝３０５μＶになり、更に１／６４圧縮用オペアンプ７により、この３０５μＶが圧縮された出力電圧は、３０５（＝±１０Ｖ／２１６）／２６＝４．７６μＶになり、この４．７６μＶが追加されかつ圧縮された電場電圧の１ＬＳＢとなる。
【００１９】
そして、加算用オペアンプ８により、１８ｂｉｔＤＡＣ３の固定された出力電圧に、１／６４圧縮用オペアンプ７によって圧縮された１６ｂｉｔＤＡＣ６の出力電圧が加算されることにより、電場掃引用の電場電圧が得られるようになる。その場合、得られた電場掃引用の電場電圧は、１６ｂｉｔＤＡＣ６の電圧が１８ｂｉｔＤＡＣ３の固定値であるマスピークの最大値を中心に±１０Ｖで振られることにより、図２に示すような波形となり、その分解能の１ステップ（１ＬＳＢ）の電圧は４．７６μＶになる。したがって、従来のように１つのＤＡＣのみを電圧１０Ｖで使用した場合に換算すると、実質的に２１ｂｉｔＤＡＣを用いた場合と同じことになる、すなわち２１ｂｉｔ精度で電場掃引ができるようになる。
【００２０】
このように、電場を２１ｂｉｔ精度で細かく掃引することにより、マスピークの波形の階段状のがたつきが少なくなり、現存のＤＡＣを用いてより正確なマスピークの分析情報を安価に得ることができるようになる。そして、今後、ダイオキシン分析等において、装置のより高い分解能での測定が要求された場合、本発明の質量分析計における高分解能電場掃引装置は、このような要求に対してきわめて有効なものとなる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の質量分析計における高分解能電場掃引装置によれば、第１のＤＡコンバータの出力に、第２のＤＡコンバータの出力を圧縮手段によって圧縮した出力を加算しているので、より高ビット精度で細かく電場を掃引することができ、得られるマスピークの波形の階段状のがたつきが少なくできる。特に、請求項２の発明によれば、１８bitＤＡコンバータと、１６bitＤＡコンバータと、１／６４圧縮用オペアンプとを用いるだけで、２１bit精度で電場を掃引することができるようになる。これにより、より一層高分解能の測定が可能となる。
【００２２】
また、このように第１および第２のＤＡコンバータで電場を高ビット精度で細かく掃引できることにより、現存のＤＡコンバータを用いてより正確なマスピークの分析情報を安価にかつ簡単に得ることができる。
【００２３】
そして、今後、ダイオキシン分析等において、装置のより高い分解能での測定が要求されるような場合、本発明の質量分析計における高分解能電場掃引装置は、このような要求に対して確実に対応することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる質量分析計における高分解能電場掃引装置の実施の形態の一例を示す制御回路図である。
【図２】図１に示す例の高分解能電場掃引装置によって得られるマスピークの波形を示す図である。
【図３】ＳＩＭ（Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ｉｏｎ  Ｍｏｎｉｔｏｒ）測定法を説明する図である。
【図４】従来の電場掃引装置の一例を示す制御回路図である。
【図５】図４に示す従来例の電場掃引装置によって得られるマスピークの波形を示す図である。
【符号の説明】
１…電場掃引装置、２…１８ｂｉｔリニアカウンタ、３…１８ｂｉｔＤＡコンバータ、４…オペアンプ、５…１６ｂｉｔリニアカウンタ、６…１６ｂｉｔＤＡコンバータ、７…１／６４圧縮用オペアンプ、８…加算用オペアンプ
【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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