(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定試料をプラズマによりイオン化し、このイオン化した試料を３次元４重極質量分析部に移動させるイオンレンズ系と、このイオンレンズ系から移動されてきたイオンを閉じ込め、質量分離するための３次元４重極質量分析部と、この３次元４重極質量分析部から排出したイオンを検知するための検知器とを有する、プラズマイオン源３次元４重極形質量分析装置において、
質量数毎に上記３次元４重極質量分析部内に閉じ込め可能なイオン数を示した情報テーブルを備え、
上記３次元４重極質量分析部から任意の質量数のイオンを選択的に排出して検出し、検出したイオンの個数を、上記情報テーブル内のイオン数と比較し、実際の測定の開始をするか否かを判断することを特徴とするプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置において、上記選択的に排出して検出されるイオンは、上記３次元４重極質量分析部内にある単一質量数のイオンであることを特徴とするプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置。
【請求項３】
請求項２記載のプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置において、上記情報テーブルと比較した任意の質量数のイオンの個数が、閉じ込め可能なイオン数を超えた場合、上記３次元４重極質量分析部内に閉じ込める時間を変化させて、３次元４重極質量分析部内のイオンの個数を調整することを特徴とするプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置。
【請求項４】
請求項１記載のプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置において、上記選択的に排出して検出されるイオンは、上記３次元４重極質量分析部内にある複数の質量数のイオンであることを特徴とするプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置。
【請求項５】
請求項４記載のプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置において、上記情報テーブルと比較した任意の質量数のイオンの個数が、閉じ込め可能なイオン数を超えた場合、上記３次元４重極質量分析部内に閉じ込める時間を変化させて、３次元４重極質量分析部内のイオンの個数を調整することを特徴とするプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置。
【請求項６】
測定試料をプラズマによりイオン化し、このイオン化した試料を３次元４重極質量分析部に移動させるイオンレンズ系と、このイオンレンズ系から移動されてきたイオンを閉じ込め、質量分離するための３次元４重極質量分析部と、この３次元４重極質量分析部から排出したイオンを検知するための検知器と、質量数毎に上記3次元4重極質量分析部内に閉じ込め可能なイオン数を示した情報テーブルを記憶した記憶手段を有する、プラズマイオン源３次元４重極形質量分析装置の動作制御プログラムであって、
上記３次元４重極質量分析部内から任意の質量数のイオンを排出して検出し、検出結果を上記情報テーブル内のイオン数と比較し、
比較対象の質量数のイオンの個数が、閉じ込め可能なイオン数を超えた場合、上記３次元４重極質量分析部内に閉じ込める時間を変化させて、３次元４重極質量分析部内のイオンの個数を調整し、
比較対象の質量数のイオンの個数が、閉じ込め可能なイオン数以下の場合、実際の測定を開始することを特徴とするプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置の動作制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置は図４に示すような構成となっている。
つまり、図４において、測定試料１０は霧化器１２により霧状になり、スプレーチャンバ１４に導入される。その後、プラズマ１５内に導入され、イオン化される。
【０００３】
プラズマ１５内でイオン化されたイオン２０は、インターフェイス２５を通過し真空部３０に導入される。真空部３０内にはイオンレンズ３５があり、イオン２０を３次元４重極質量分析器４０に向かって移動させる。移動されたイオン２０は３次元４重極質量分析器４０内に導入される。
【０００４】
３次元４重極質量分析器４０内に入ったイオン２０は、分析器４０内部に形成されている電界によって閉じ込められる。
【０００５】
閉じ込められたイオン２０は電界を走査することで３次元４重極形質量分析器４０から排出され、検知器４５に到達する。
【０００６】
イオン２０の分析器４０からの排出は、質量数の小さいイオン２０から行われ、その質量数のイオン２０に対する排出時間（期間）が設定されているため、その排出時間（期間）に対して質量数の分離が可能となり、質量測定が行われる。
【０００７】
上述したプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置は、４重極型質量分析装置と比較した場合、イオンを３次元４重極型質量分析器内部に閉じこめ、測定を行うことから高感度測定が可能になる。
【０００８】
さらに、質量数８０Ｓｅの測定時に、ＡｒＡｒ＋等の同じ質量数を持つ妨害分子イオンを分析器内で分解することが可能であるという優れた特徴を持つ。
【０００９】
そのため、既に３次元４重極質量分析装置を用いた質量分析計としてガスクロマトグラフ３次元４重極質量分析計や、液体クロマトグラフ３次元４重極質量分析計が実用化されている。
【００１０】
したがって、今後、プラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置は、高感度分析を必要とする分野にさらに広がっていくと考えられる。
【００１１】
図５は、上述したプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置の測定動作を示すフローチャートである。
【００１２】
図５において、ステップＳ２１で測定が開始されると、ステップＳ２２で、被測定イオンを３次元４重極質量分析器内に閉じ込める。次に、ステップＳ２３において、３次元４重極質量分析器内のすべてのイオンを排出し、イオンの個数を計測する。
【００１３】
続いて、ステップＳ２４において、イオンの個数が規定値より少ないか否かを判断する。つまり、所定時間内に閉じ込め可能なイオンの個数は既知であるとして、それよりも大の場合は、再度閉じ込め動作が行われる。
【００１４】
したがって、ステップＳ２４において、イオンの個数が規定値より少ないと、ステップＳ２６に進み、実測定を行い、ステップＳ２４において、イオンの個数が規定値より多いと、ステップＳ２５に進み、閉じ込め時間を変化させ、ステップＳ２２に戻る。
【００１５】
以上のようにして、イオンの個数が既定値よりも少ない場合は、そのまま実測定を行い、多い場合は、閉じ込め時間を調整し、再度イオンの閉じ込めを行い、イオンの個数を既定値内に入れて測定を行っている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の技術にあっては、閉じ込められるイオンの個数は有限であることから、３次元４重極型質量分析器内にある全てのイオンの個数を監視し、閉じ込め時間を調整していた。
【００１７】
しかしながら、イオンの閉じ込め可能な数は、個々のイオンの特性の違いにより相違し、この相違は考慮されておらず、上記規定値は全ての質量数について同一の値が用いられていた。
【００１８】
そのため、測定時に、元素の違いによるダイナミックレンジの低下や、閉じ込め効率の低下を招いていた。
つまり、ある質量数のものでは、規定値より大のものが閉じ込め可能であるにも拘わらず、規定値以下となるまで、閉じ込め時間を調整することとなるため、測定時間が長くなり、測定効率が低下していた。
【００１９】
また、質量分析装置は、有機物の定性分析に多く用いられるが、この場合には、強度パターンが判断可能であれば、定性分析は可能であるため、定量分析については、高度な正確性は求められてはいなかった。
【００２０】
しかし、最近では、無機物の定量分析に質量分析装置を使用する要求があり、従来技術におけるプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置では、上記要求に適切に応じることはできなかった。
【００２１】
また、従来技術にあっては、有機物の定量分析の高精度化も困難であった。
【００２２】
本発明の目的は、高精度で、かつ、測定効率が高い定量分析を大幅な構造変更を伴うことなく可能なプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置を実現することである。
【００２３】
【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）測定試料をプラズマによりイオン化し、このイオン化した試料を３次元４重極質量分析部に移動させるイオンレンズ系と、このイオンレンズ系から移動されてきたイオンを閉じ込め、質量分離するための３次元４重極質量分析部と、この３次元４重極質量分析部から排出したイオンを検知するための検知器とを有する、プラズマイオン源３次元４重極形質量分析装置において、質量数毎に上記３次元４重極質量分析部内に閉じ込め可能なイオン数を示した情報テーブルを備え、上記３次元４重極質量分析部から任意の質量数のイオンを選択的に排出して検出し、検出したイオンの個数を、上記情報テーブル内のイオン数と比較し、実際の測定の開始をするか否かを判断する。
【００２４】
（２）好ましくは、上記（１）において、上記選択的に排出して検出されるイオンは、上記３次元４重極質量分析部内にある単一質量数のイオンである。
【００２５】
（３）また、好ましくは、上記（２）において、上記情報テーブルと比較した任意の質量数のイオンの個数が、閉じ込め可能なイオン数を超えた場合、上記３次元４重極質量分析部内に閉じ込める時間を変化させて、３次元４重極質量分析部内のイオンの個数を調整する。
【００２６】
（４）また、好ましくは、上記（１）において、上記選択的に排出して検出されるイオンは、上記３次元４重極質量分析部内にある複数の質量数のイオンである。
【００２７】
（５）また、好ましくは、上記（４）において、上記情報テーブルと比較した任意の質量数のイオンの個数が、閉じ込め可能なイオン数を超えた場合、上記３次元４重極質量分析部内に閉じ込める時間を変化させて、３次元４重極質量分析部内のイオンの個数を調整する。
【００２８】
（６）測定試料をプラズマによりイオン化し、このイオン化した試料を３次元４重極質量分析部に移動させるイオンレンズ系と、このイオンレンズ系から移動されてきたイオンを閉じ込め、質量分離するための３次元４重極質量分析部と、この３次元４重極質量分析部から排出したイオンを検知するための検知器と、質量数毎に上記3次元4重極質量分析部内に閉じ込め可能なイオン数を示した情報テーブルを記憶した記憶手段を有する、プラズマイオン源３次元４重極形質量分析装置の動作制御プログラムであって、上記３次元４重極質量分析部内から任意の質量数のイオンを排出して検出し、検出結果を上記情報テーブル内のイオン数と比較し、比較対象の質量数のイオンの個数が、閉じ込め可能なイオン数を超えた場合、上記３次元４重極質量分析部内に閉じ込める時間を変化させて、３次元４重極質量分析部内のイオンの個数を調整し、比較対象の質量数のイオンの個数が、閉じ込め可能なイオン数以下の場合、実際の測定を開始する。
【００２９】
本発明は  測定試料をプラズマによりイオン化し、上記イオン化した試料を３次元４重極質量分析器に輸送するイオンレンズ系と、上記イオンレンズ系から送られてきたイオンを閉じ込め、質量分離するための３次元４重極質量分析器と、上記３次元４重極質量分析器から排出したイオンを検知するための検知器を有する、プラズマイオン源３次元４重極形質量分析器において、３次元４重極質量分析装置内に閉じ込めるイオンの特性を考慮し、個々の閉じ込め量を監視することで、有限である閉じ込め量を最大限に利用するために用いる。
【００３０】
本発明により、測定するイオンの特性に合わせて、閉じ込め時間を変化させることが可能になることから、ダイナミックレンジが拡大する。それに伴い、個々のイオンの閉じ込め量を監視することで、有限である閉じ込め量を最大限に利用でき、閉じ込め効率が向上する。
【００３１】
また、質量数毎に、閉じ込め可能なイオン数を記憶手段に記憶させ、測定した質量数毎に記憶手段に記憶した閉じ込め可能なイオン数と測定イオン数とを比較し、判断する動作プログラムを記憶手段に記憶させるようにすればよいので、装置の大幅な変更は不要となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態であるプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置の動作フローチャートである。なお、プラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置の基本的な機械的構造は、図４に示した構成と同様となる。
【００３３】
ただし、図１に示す分析装置に加えて、これらの動作を制御する制御手段、制御プログラムを記憶する記憶手段、外部装置とのデータ等の入出力を行う入出力手段、操作者が操作を行うためキーボード等が備えられているが、図示は省略する。また、図１の動作フローチャートに対応するプログラムは上記記憶手段に記憶されている。
【００３４】
図１に示した例は、単一質量数を測定する場合の例である。
図１のステップＳ１において、測定が開始されると、ステップＳ２にて、１質量数のみの測定イオンを３次元４重極型質量分析器内に閉じ込める。
【００３５】
このステップＳ２において、完全に１質量数のみのイオンを閉じ込めることができない場合があるため、ステップＳ３で、排出時に特定の一質量のみを排出する。
【００３６】
続いて、ステップＳ４において、排出されるイオン数の監視を行い、上記記憶手段に記憶された既定のテーブルにある質量数毎の閉じ込め可能なイオン数と、この観測されたイオン数を比較する。
【００３７】
つまり、質量数毎に、閉じ込め可能なイオン数を予め測定しておき、それをテーブルとして、記憶手段に記憶しておく。そして、上記制御手段が、観測されたイオン数と、テーブルに格納されたその質量数に対応するイオン数とを比較する。
【００３８】
ステップＳ５において、観測したイオンの個数が閉じ込め可能なイオン数より少ない場合は、ステップＳ７に進み、実際の測定を行う。
【００３９】
ステップＳ５において、観測したイオンの個数が閉じ込め可能なイオン数より多い場合は、ステップＳ６に進み閉じ込め時間を変化し、ステップＳ２に戻る。
以降、上述と同様な動作を行う。
【００４０】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、質量数毎に、閉じ込め可能なイオン数を予め測定しておき、それを記憶手段に記憶し、観測されたイオン数と、その質量数に対応するイオン数とを比較する。
【００４１】
そして、観測したイオンの個数が閉じ込め可能なイオン数より少ない場合は、実際の測定を行い、観測したイオンの個数が閉じ込め可能なイオン数より多い場合は、閉じ込め時間を変化して、再度、イオンを質量分析器内に閉じ込め、同様な測定を行う。
【００４２】
したがって、高精度で、かつ、測定効率が高い定量分析が可能なプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置を実現することができる。
【００４３】
また、既存のプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置の記憶手段に、質量数毎に閉じ込め可能なイオン数を記憶させ、観測したイオン数と記憶した質量数毎のイオン数とを比較する動作プログラムにより動作させればよいので、大幅な構造変更を伴うことなく、高精度で、かつ、測定効率が高い定量分析が可能なプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置を実現することができる。
【００４４】
図２は、本発明の第２の実施形態であるプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置の動作フローチャートである。なお、図１の例と同様に、プラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置の基本的な機械的構造は、図４に示した構成と同様となる。
【００４５】
この図２に示した例は、複数の質量数を測定する場合の例である。
【００４６】
図２のステップＳ１１において、測定が開始されると、ステップＳ１２にて、複数の質量数のイオンを選択的に３次元４重極型質量分析器内に閉じ込める。
【００４７】
このステップＳ１２において、完全に選択した複数の質量数のイオンのみを閉じ込めることができない場合があるため、ステップＳ１３で、排出時に選択された複数の質量数のイオンのみを排出する。
【００４８】
続いて、ステップＳ１４において、排出される複数のイオン数の監視を行い、上記記憶手段に記憶された既定のテーブルにある質量数毎の閉じ込め可能なイオン数と、この観測されたイオン数を比較する。
【００４９】
次に、ステップＳ１５において、観測した複数種のイオンの個数が閉じ込め可能なイオン数より少ない場合は、ステップＳ１７に進み、実際の測定を行う。
【００５０】
ステップＳ１５において、観測した複数種のイオンの個数が閉じ込め可能なイオン数より多いイオンがあった場合は、ステップＳ１６に進み、閉じ込め時間を変化し、ステップＳ１２に戻る。
以降、上述と同様な動作を行う。
【００５１】
以上のように、本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５２】
図３に、複数の質量数を測定した場合の分析結果の表示例を示す。  この図３に示す例においては、質量数１０５〜１１６までのイオンを同時に閉じ込めている。図３の（Ａ）は、閉じ込めた各質量数のイオンのスペクトルを示す表示であり、縦軸は強度、横軸は質量数を示している。
【００５３】
そして、図３の（Ａ）における太い横線は、図３の（Ｂ）に示すテーブルに示される、各質量数のしきい値を質量数毎に表している。この図３の（Ｂ）に示すような質量数としきい値とを示す内容のテーブルが記憶手段に記憶されることとなる。
【００５４】
なお、実際の分析時には、図３の（Ａ）のしきい値を示す太い横線は表示されない。
【００５５】
この図３に示す分析結果の中で、質量数１０７のＡｇが、しきい値６００に対して６４０程度であり、しきい値を越えている。したがって、Ａｇの測定結果は、一度に閉じ込めることが可能なイオン数を越えていたことが判る。
【００５６】
そこで、分析装置の動作を制御しているＰＣ等の制御手段は、自動的に閉じ込め時間を短くし、再度、測定を行う。
【００５７】
図３に示すように表示すれば、どの質量数が、一度に閉じ込めることが可能なイオン数を越えていたかが、操作者等に容易に認識させることができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明により、測定するイオンの特性に合わせて、閉じ込め時間を変化させることが可能になることから、ダイナミックレンジが拡大する。それに伴い、個々のイオンの閉じ込め量を監視することで、有限である閉じ込め量を最大限に利用でき、閉じ込め効率が向上する。
【００５９】
また、質量数毎に、閉じ込め可能なイオン数を記憶手段に記憶させ、測定した質量数毎に記憶手段に記憶した閉じ込め可能なイオン数と測定イオン数とを比較し、判断する動作プログラムを記憶手段に記憶させるようにすればよいので、装置の大幅な変更は不要となる。
【００６０】
したがって、高精度で、かつ、測定効率が高い定量分析を大幅な構造変更を伴うことなく可能なプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態であるプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置の動作フローチャートである。
【図２】本発明の第２の実施形態であるプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置の動作フローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施形態において複数の質量数を測定した場合の分析結果の表示例を示す図である。
【図４】プラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置の概略構成図である。
【図５】従来技術におけるプラズマイオン源３次元４重極型質量分析装置の測定方法を示す動作フローチャートである。
【符号の説明】
１０              測定試料
１２                          霧化器
１４                          スプレーチャンバ
１５                          プラズマ
２０                          イオン
２５                          インターフェイス
３０                          真空部
３５                          イオンレンズ
４０                          ３次元４重極質量分析器
４５                          検知器
【図１】
0003569250.tif 000002
【図２】
0003569250.tif 000003
【図３】
0003569250.tif 000004
【図４】
0003569250.tif 000005
【図５】
0003569250.tif 000006