四极杆滤质器以及四极杆质谱分析装置制造方法及图纸

本发明专利技术中，配置在主电极部(31)之前的前置电极部(32)为两级构成，对前级前置电极部(32A)及后级前置电极部(32B)施加与施加至主电极部(31)的杆电极的高频电压同频率、且振幅随着去往前方而阶段性地减小的高频电压。该高频电压的振幅越小，离子的接收度越大，因此，通过酌情调整振幅，能够改善入射的离子束的发射度与接收度的匹配。离子入射至前置电极部(32)时的透过率以及离子从前置电极部(32)入射至主电极部(31)时的透过率对四极杆滤质器(3)整体的离子透过率的影响要高于前置电极部(32)内的透过率。因此，通过改善这些透过率，能够提高四极杆滤质器(3)整体的离子透过率。

Quadrupole filter and quadrupole mass spectrometer

In the present invention, the front electrode portion (32) before the main electrode (31) is composed of two stages, and the high frequency voltage is applied to the front stage front electrode (32A) and the post stage front electrode part (32B) and the high frequency voltage applied to the rod electrode of the main electrode section (31), and the amplitude is phased with the high frequency voltage decreasing. The smaller the amplitude of the high frequency voltage is, the greater the reception of the ion is, so by adjusting the amplitude, it can improve the matching of the incidence of the incident ion beam and the degree of reception. The transmittance of ions to the front electrode (32) and the transmittance of ions from the front electrode (32) to the main electrode (31) affect the transmissivity of the total ion of the quadrupole filter (3) higher than that in the front electrode (32). Therefore, by improving these transmittance, the overall ion transmissivity of quadrupole filter (3) can be improved.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】四极杆滤质器以及四极杆质谱分析装置
本专利技术涉及一种选择具有特定质荷比m/z的离子的四极杆滤质器以及将该四极杆滤质器用作质量分离器的四极杆质谱分析装置。再者，此处所说的四极杆质谱分析装置不仅包括使用四极杆滤质器作为唯一的质量分离器的普通的单四极杆质谱分析装置，还包括为了进行MS/MS分析而具备两级四极杆滤质器的三重四极杆质谱分析装置、在将由四极杆滤质器选择的离子解离之后利用飞行时间质量分离器根据质荷比加以分离检测的Q-TOF质谱分析装置。
技术介绍
在单四极杆质谱分析装置中，将从试样生成的各种离子导入至四极杆滤质器而仅使具有特定质荷比的离子选择性地通过，利用检测器检测通过的离子而获取与离子的量相应的强度信号。通常，四极杆滤质器由以环绕离子光轴的方式相互平行配置的4根杆电极构成，对这4根杆电极分别施加直流电压与高频电压(交流电压)相加而得的电压。能够在被4根杆电极围住的空间内沿其轴方向通过的离子的质荷比取决于施加至该杆电极的高频电压和直流电压。因此，通过根据作为测定对象的离子的质荷比来恰当地设定高频电压及直流电压，能使该测定对象离子选择性地通过而进行检测。此外，通过使施加至杆电极的高频电压及直流电压分别在规定范围内保持规定关系的情况下变化，能在规定范围内扫描通过四极杆滤质器的离子的质荷比，从而根据此时由检测器获得的信号来制作质谱。关于利用施加至构成四极杆滤质器的杆电极的电压而形成于被该杆电极围住的空间内的四极电场中的离子的行为、离子稳定地通过的工作条件等，像非专利文献1等记载的那样，以往已有详细解析。即，在被沿z轴方向延伸的杆电极围住的空间内形成的理想的四极电场中通过的离子的运动以被称为马蒂厄(Mathiu)方程的下式表示。m(d2x/dt2)＝-(2zex/r02)(U－VcosΩt)m(d2y/dt2)＝+(2zey/r02)(U－VcosΩt)此处，m为离子的质量，r0为杆电极的内接圆半径，e为电荷量，U、V分别为直流电压的电压值以及高频电压的振幅值，Ω为高频电压的频率。此外，z表示z轴上的位置，x、y表示与z轴正交的x轴、y轴上的位置。离子能在收敛于被4根杆电极围住的空间内的情况下稳定地通过的条件可以表示为将通过求解上述马蒂厄方程而得到的以下两个参数a、q设为相互正交的轴而得的2维空间上的区域。ax＝-ay＝8eU/mr02Ω2qx＝-qy＝4eV/mr02Ω2图8是为了说明马蒂厄方程的解的稳定条件而经常使用的稳定状态图。图8中，被实线围住的大致三角形的区域是成为上述方程的稳定解的稳定区域，其外侧是离子发散掉的不稳定区域。理论上，对于具有某一质量的离子，只要以位于稳定区域内的方式规定电压等条件，就能使该离子稳定地通过，但要获得高的质量分辨能力，就需要将工作条件规定在稳定区域的接近顶部P的位置。因此，通常是以较高地保持质量分辨能力而且即便工作条件发生波动或变动也不会进入不稳定区域的方式将工作条件规定在接近顶部P的例如点A的附近。然而，在四极杆质谱分析装置的实际测定时，在四极杆滤质器的外侧生成的离子是经过被杆电极围住的空间的端部而入射到该空间中。该端部处的电场也就是端缘场比形成于其内侧的四极电场弱。因此，由朝四极杆滤质器入射来的离子所受到的电场引起的该离子的行为在稳定状态图上表示的话，就是像图8中虚线箭头所示那样，在通过不稳定区域的情况下进入到稳定区域的状态。在通过图中以符号B表示的不稳定区域的期间内，离子的运动不稳定，因此一部分离子在到达稳定的四极电场之前便会发散而消失掉。这是通过四极杆滤质器的离子的透过率降低的较大因素。为了解决上述问题，许多四极杆质谱分析装置采用了如下构成：在四极杆滤质器中，在紧靠用以根据质荷比来选择离子的主杆电极之前配置直径与该主杆电极相同而长度较短的四极杆前置杆电极，并对该前置杆电极施加与施加至主杆电极相同的高频电压(参考专利文献1、2、非专利文献2等)。不对该前置杆电极施加对主杆电极施加的离子选择用的直流电压。因此，像专利文献2记载的那样，首先通过被前置杆电极围住的空间、之后入射至被主杆电极围住的空间的离子的行为在稳定状态图上表示的话，就是像图9中虚线箭头所示那样，在通过稳定区域的情况下到达至点A的状态。在该情况下，离子不会通过不稳定区域，因此就会被高效地导入至被主杆电极围住的空间内，与不设置前置杆电极的情况相比，能够提高离子透过率。然而，根据本专利技术者等人的基于模拟计算等的研究，即便是上述那样的设置有前置杆电极的四极杆滤质器，将要入射至四极杆滤质器的离子当中的相当一部分也会浪费掉，离子透过率尚有较大的改善余地。近年来，在质谱分析领域内，试样中所含的极微量成分的鉴定、定量的必要性越来越高。为了响应这种需求，需要进一步提高检测灵敏度，在搭载有四极杆滤质器的四极杆质谱分析装置中，提高四极杆滤质器的离子透过率是非常重要的。现有技术文献专利文献专利文献1：美国专利第3129327号说明书专利文献2：日本专利特开2005-259616号公报非专利文献非专利文献1：奥斯汀(AustinWE)和另外两人，“章节6滤质器：设计和性能、四极杆质谱分析方法及其应用(CHAPTERVI-THEMASSFILTER:DESIGNANDPERFORMANCE,QuadrupoleMassSpectrometryanditsApplications)”，爱思唯尔(Elsevier)公司，1976年非专利文献2：威尔逊(WilsonM.Brubaker)，“一种改进的四极杆质谱仪(AnImprovedQuadrupoleMassAnalyser)”，质谱学进展(AdvancesinMassSpectrometry)，Vol.4，1968年，pp.293-299
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是为了解决上述问题而成，其目的在于提供一种能够提高作为测定对象的离子的透过率的四极杆滤质器。此外，本专利技术的另一目的在于提供一种能够通过使用这种离子透过率较高的四极杆滤质器来增加最终到达检测器的离子的量，从而达成高检测灵敏度的四极杆质谱分析装置。解决问题的技术手段在以往的普通四极杆滤质器中，配置于主电极部之前的前置电极部是由与主电极部的杆电极同样地配置在中心轴的周围的4根较短的杆电极构成。此外，对该前置电极部所包含的杆电极施加向主电极部的杆电极施加的高频电压。通常，施加至主电极部的杆电极的高频电压是以具有想要使之通过(想要选择)的质荷比的离子能够良好地通过的方式、也就是以离子透过量尽可能增多(实际检测到的离子强度尽可能升高)的方式设定的。因而，通过对前置电极部所包含的杆电极也施加相同高频电压，上述具有想要使之通过的质荷比的离子就在前置电极部所包含的杆电极中也能良好地通过。不过，离子入射至被前置电极部所包含的杆电极围住的空间的时间点、以及从前置电极部所包含的杆电极出射的离子入射至被主电极部所包含的杆电极围住的空间的时间点上的离子透过率取决于入射的离子束的发射度与接纳侧的接收度的匹配，若该匹配较差，则将要入射的离子的一部分会发散掉。以往，为了提高综合的离子透过率，主要是重视上述那样的被杆电极围住的空间中的离子透过率的高低，对于这种匹配则没怎么考虑过。对此，本专利技术者在反复进行各种条件下的模拟计算和研究的过程中得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四极杆滤质器，其特征在于，具备：a)主电极部，其由以环绕中心轴的方式配置的多个杆电极构成；b)前置电极部，其沿所述中心轴配置在所述主电极部之前，以环绕所述中心轴的方式配置的多个电极为1组，所述前置电极部由沿该中心轴相互分离的多组电极构成；c)第1电压施加部，其对所述主电极部的各杆电极施加与要使之通过的离子的质荷比相应的直流电压和高频电压相加而得的电压；以及d)第2电压施加部，其对所述前置电极部的各电极施加与所述高频电压同频率的高频电压，而且将振幅随着从所述主电极部去往前方而在各组中的每一方中依序缩小的高频电压施加至各电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种四极杆滤质器，其特征在于，具备：a)主电极部，其由以环绕中心轴的方式配置的多个杆电极构成；b)前置电极部，其沿所述中心轴配置在所述主电极部之前，以环绕所述中心轴的方式配置的多个电极为1组，所述前置电极部由沿该中心轴相互分离的多组电极构成；c)第1电压施加部，其对所述主电极部的各杆电极施加与要使之通过的离...

【专利技术属性】
技术研发人员：上田浩子，宫内真二，上野良弘，
申请(专利权)人：株式会社岛津制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP