(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電子を放出させるフイラメントと、その放出された熱電子を収束させる収束磁石を有する質量分析計において、前記フイラメントと収束磁石との間にフイラメントと一体となるポールピースを配設し、このポールピースが収束磁石にて吸着されることによりフイラメントが保持されるようにしたことを特徴とする質量分析計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスクロマトグラフィ質量分析（ＧＣ／ＭＳ）などに用いられる質量分析計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、質量分析による有機化合物の成分分析に用いられるガスクロマトグラフィ質量分析装置（ＧＣ／ＭＳ装置）には図２に示すような構成が採られている。ガスクロマトグラフ（ＧＣ）で成分分離をされた試料ガスはキャリアガスの除去ならびに大気圧のＧＣ側から高真空にある質量分析計（ＭＳ）側への減圧が行われ、試料導入管１２からイオン化室８へ送られる。イオン化室８で試料分子はイオン化されるのであるが、例えば電子衝撃イオン化法による場合、レニウムなどのフィラメント１から放射される熱電子により衝撃されて試料の分子、原子がイオン化される。また化学イオン化法による場合ではイオン化室８に導入されたメタンなどの反応ガスがまず、フィラメント１から放射される熱電子の衝撃によりイオン化され、このイオンと試料との間で、いわゆるイオン分子反応を起こさせて試料をイオン化する。
【０００３】
イオン化された試料の分子、原子イオンはイオン引き出し電極１３によって数千ボルトに加速され、レンズ電極１４で例えば四重極マスアナライザ等の質量分析部１５へ収束される。そして質量分析部１５で質量分離を行った試料の分子、原子イオンを例えばエレクトロンマルチプライアといったイオン検出部１６で検出することにより試料中の特定元素の定性、定量測定を行う。
【０００４】
ところで、イオン化を行う構成部品としてイオン化室８の外側には、このイオン化室８を挟んで対向するようにフイラメント１と電子トラップ６とが、それぞれフイラメントステー２ａ、電子トラップステー２ｂに保持され、さらにこれらのステー２ａ、２ｂはセラミック板３ａ、３ｂに固着されている。そしてセラミック板３ａ、３ｂはイオン化室８を構成するイオン化室ブロック８ａに固定ネジ１０ａ、１０ｂによりネジ止めされている。フイラメント１および電子トラップ６の外側には収束磁石５ａ、５ｂがヨーク７に固着され、配設されている。
【０００５】
これらの構成部品によって加熱されたフイラメント１から生成した熱電子が数十ｅＶに加速され、収束磁石５ａ、５ｂによってこれらの電子線の進行方向に数百ガウスの直流磁界を与えて、電子の広がりを抑えてイオン発生領域を小さくし、電子に螺旋運動を与えて電子衝撃イオン化法による場合は試料ガスに、あるいは化学イオン化法による場合では反応ガスへの熱電子の衝撃の確率を高めている。なお、フイラメント１とセラミック板３ａの間には後方に放射された熱電子のイオン化室８内への不要な散乱進入を防ぐため、さらには反射による積極的な前方へのイオン化電子として進入させるためシールド板９が配設されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の質量分析計は以上のように構成されているが、たとえばフイラメント切れをおこしたり、フイラメントが汚れたりしてフイラメントの交換が必要になり、また装置のメンテナンスなどのためにイオン化室ブロックにネジ止めされているフイラメントを取り外そうとする時、イオン化室に極近接して配設されているフイラメントやフイラメントステー、さらにはシールド板や収束磁石によってセラミック板の固定ネジの周囲は狭隘なスペースとならざるを得ず、従ってセラミック板固定ネジの脱着のための操作が非常に困難であった。
【０００７】
また前述したようにフイラメントを固定しているセラミック板はイオン化室ブロックに固定されているのに対して、収束磁石の方は別の部品であるヨークに固着されている。このことはフイラメントの脱着に際してフイラメントの位置と収束磁石の位置が相対的にずれる恐れがあり、フイラメントの中心と収束磁石の中心とが正しく配設されない可能性が大であった。このためにフイラメントからの熱電子の流れが収束磁束中に効率良く取り込まれず、ひいては試料ガスまたは反応ガスのイオン化の効率が低下することとなる。
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、簡単に、短時間でフイラメントの交換作業が完了し、また同時に、常にフイラメント中心が収束磁石の中心に配設できる質量分析計を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の質量分析計は、上記の目的を達成するため、フイラメントと収束磁石との間にフイラメントと一体となるポールピースを配設し、このポールピースが収束磁石にて吸着されることによりフイラメントを保持するようにしたものである。したがってポールピースと収束磁石は、協働して、フイラメントと収束磁石の位置ずれが生じなくなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の質量分析計の一実施例を図１により説明する。
図１において、１はフイラメントでフイラメントステー２ａに溶接され、さらにフイラメントステー２ａはセラミック板３ａに固着されている。同時に該セラミック板３ａにはフイラメント１の中心に合致してその後方に磁性材たとえば純鉄のポールピース４ａが固着されている。したがってフイラメント１、フイラメントステー２ａ、セラミック板３ａ、そしてポールピース４ａは一体として組立られ構成されている。一方、電子トラップ６もまたフイラメント１と同様に電子トラップステー２ｂに溶接され、さらに電子トラップステー２ｂはセラミック板３ｂに固着されている。同時に該セラミック板３ｂには電子トラップ６の中心に合致してその後方に磁性材たとえば純鉄のポールピース４ｂが固着されている。したがって電子トラップ６、電子トラップステー２ｂ、セラミック板３ｂ、そしてポールピース４ｂは一体として組立られ構成されている。
【００１０】
そしてこれらのフイラメント組立品と電子トラップ組立品はイオン化室８を挟んで対向する位置に配設されるが、フイラメント組立品と電子トラップ組立品の外側にはさらにヨーク７に固着された収束磁石５ａと収束磁石５ｂとが配設されている。この各々の収束磁石５ａと５ｂのポールピース４ａおよび４ｂがそれぞれ当接する面にはポールピース４ａならびに４ｂの形状に合い、かつ収束磁石５ａと５ｂの中心とポールピース４ａと４ｂの中心を各々合致させた凹部が形成されている。
なお、イオン化室８に試料ガスを導入する試料導入管１２、イオン化室８でイオン化された試料イオン分子を加速ならびに収束させるイオン引き出し電極１３およびレンズ電極１４、質量分離を行う質量分析部１５、そして分離されたイオンを検出するイオン検出器１６については図２と同様であるので、説明を省略する。
【００１１】
次に、図１に示す実施例の質量分析計の動作を説明する。まずフイラメント１にフイラメントステー２ａを介して電流が供給されると、加熱されたフイラメント１から熱電子が放出される。一方、収束磁石５ａ、５ｂ、ヨーク７で発生される直流磁界の磁束はポールピース４ａ、４ｂの働きで収束され、放出された熱電子はこの磁束中に束縛されて、螺旋運動を与えられ、電子の広がりを抑えてイオン化室８中の試料ガス分子のイオン発生領域を小さくして効率良く試料ガスをイオン化する。
【００１２】
フイラメント１の交換は、フイラメント１、フイラメントステー２ａ、セラミック板３ａ、そしてポールピース４ａが一体として組立てられているので、収束磁石５ａに設けられた凹部にポールピース４ａを脱着させるだけで完了する。このとき、収束磁石５ａとポールピース４ａの中心が合致するので、フイラメント１と収束磁石５ａとの中心が常に合致して取り付けられることになる。
また、このポールピース４ａは図２におけるフイラメント１とセラミック板３ａの間に配設されていたシールド板９の働きを行うのでシールド板９は不要となる。
【００１３】
なお、上記の実施例では、フイラメント１のイオン化室８に対する対向位置に電子トラップ６を熱電子収束極として配設したが、この電子トラップ６の位置にフイラメント１と全く同じフイラメント組立品を置き、電気的に電子トラップ６として動作させて用いることもできる。このような構成にしておくとフイラメント切れなどでフイラメントの交換が必要になった時でもフイラメントの交換はせず、電子トラップとして動作させていた側のフイラメント組立品をフイラメントとして動作させ、切れたフイラメント組立品を電子トラップとして動作させることによってフイラメント交換の手間を省き、電気的切り換え操作のみで装置の測定を続行することができる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の質量分析計は前記のように構成されており、収束磁石にフイラメントを保持するポールピースと当接する面にポールピースと嵌合する凹部を設けたので、フイラメントの交換は非常に簡単にでき、かつフイラメント位置を常に正しい位置に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の質量分析計の一実施例を示す図である。
【図２】  従来の質量分析計を示す図である。
【符号の説明】
１……………フイラメント          ８…………………イオン化室
３ａ、３ｂ…セラミック板          ８ａ………………イオン化室ブロック
４ａ、４ｂ…ポールピース          ９…………………シールド板
５ａ、５ｂ…収束磁石              １０ａ、１０ｂ…固定ネジ
６……………電子トラップ          １５………………質量分析部
７……………ヨーク                １６………………イオン検出器
【図１】
0003775087.tif 000002
【図２】
0003775087.tif 000003