提供一种TOFMS，其具备在确保设计上的高自由度的同时、具有相同m/z的离子的飞行时间不取决于能量的理想的反射器。反射器所形成的电场被虚拟地划分为用于使离子减速的减速区域(B)和用于使离子反射的反射区域(C)，减速区域定为一段均匀减速电场、两段均匀减速电场等沿着中心轴的一种以上的电势分布。另一方面，在减速区域的参数下从规定地点出发的某质量电荷比的离子经过自由飞行区域(A)、减速区域而导入到反射区域，用分析式或通过数值计算来确定反射区域的电场的电势分布，使得在反射区域中折返而返回到原来的地点为止的总飞行时间等于具有在减速区域与反射区域的边界或减速区域内的规定地点折返的轨道的相同质量电荷比的离子的总飞行时间。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种飞行时间型质量分析装置，更详细地说，涉及一种使用了反射器(reflectron)的飞行时间型质量分析装置。
技术介绍
飞行时间型质量分析装置(Time of Flight mass spectrometer,以下称为“TOFMS”)利用加速各种离子时的各离子的飞行速度取决于质量电荷比，测量使这些离子飞行固定距离时的各离子的飞行时间，根据该飞行时间计算每个离子的质量电荷比。在TOFMS中，离子的飞行速度取决于由电场等赋予的初始能量，因此，各离子的飞行时间具有能量取决性，离子团(具有相同质量电荷比的离子的集团)的初始能量幅度对装置的质量分辨率产生影响。因此，在TOFMS中，改善离子的飞行时间的能量收敛性是用于提高性能的大课题之一 O对上述课题广泛已知的有效解决对策是利用通过反射电场使离子反射从而实现飞行时间的能量收敛的反射器。在反射器中，即使质量电荷比相同，能量越大(即速度越大)的离子越更深地进入反射电场而折返，因此，具有长的行程长度(飞行距离)。根据该行程长度的差异校正与离子的初始能量的偏差对应的飞行时间的偏差，来改善飞行时间的能量收敛性。另外，通过反射器使离子反射，由此能够在抑制装置整体的大小的同时延长飞行距离。在TOFMS中，飞行距离越长则质量分辨率越高，因此还具有能够通过使用反射器来在抑制装置的大小、成本的同时改善质量分辨率的优点。最简单的构造的反射器是使用一个具有固定的电场强度的均匀减速电场作为反射电场的一节反射器，但在一节反射器中，无法充分实现飞行时间的能量收敛性。因此，现在广泛使用的反射器是具有如下构造的两节反射器:将两种均匀减速电场组合来作为反射电场，在第二段的电场内使离子反射(参照非专利文件I)。在这两个均匀减速电场组合而成的两节反射器中，能够通过调整长度等尺寸和两种电场强度，来实现比一节反射器高的飞行时间的能量收敛性。因此，作为两节反射器是简单的构造并且能够达到比较高的性能的方法而被市场销售的几乎所有的TOFMS所采用。概要地说明提高如上所述的现有的TOFMS中的飞行时间的能量收敛性的途径。如上所述，一般投入到TOFMS的飞行空间中的离子的速度取决于初始能量，因此离子的飞行时间具有能量取决性。在现有的TOFMS中，为了在理论设计上评价该飞行时间的能量取决性，而用与离子的初始能量对应的级数展开来表现离子的飞行时间。在此，在任意的TOFMS中，针对质量为m、价数为z的离子，设初始能量为U。另外，对于相同种类(相同质量、相同价数)的离子，设作为基准的初始能量为Utl，其飞行时间为Ttlt5这时，飞行时间Ttl是包含装置尺寸等作为常数要素并且具有离子的 质量电荷比m/z的变量的函数。与此相对地，使用基准离子的飞行时间Ttl和基准初始能量Utl，用下面的式子(I)表示具有任意的初始能量U的离子的飞行时间T。数式I权利要求1.一种飞行时间型质量分析装置，具备:能量赋予单元，其为了使分析对象的离子飞行而赋予固定的能量；以及飞行时间型的质量分离单元，其根据飞行时间的差异按每个质量电荷比对被赋予了该能量的离子进行分离，该飞行时间型质量分析装置的特征在于， 上述质量分离单元包括:自由飞行空间，在该自由飞行空间中离子不受电场的影响而自由地飞行；反射器，其包括多个电极，该多个电极用于通过电场的作用使在该自由飞行空间中飞行而来的离子反射而折返；以及电压施加单元，其对该反射器的各电极分别施加直流电压， 在该电压施加单元中， 对各电极施加电压，使得在沿着离子的行进方向将上述反射器所形成的静电场虚拟地划分为用于使导入的离子减速的减速区域和用于使经过该减速区域减速后的离子折返的反射区域的状态下， 上述减速区域中的静电场的沿着中心轴的电势分布为用一种函数定义的电势分布或者沿着中心轴用不同的多种函数定义的电势分布的组合， 上述反射区域中的静电场的沿着中心轴的电势分布为一种曲线状电势分布，即通过以下的方法确定的曲线状电势分布: 以具有与基准电势Utl相等的初始能量的离子在包含上述自由飞行空间的路径上折返飞行时的总飞行时间和初始能量E为E>Ud的离子在包含上述自由飞行空间的路径上折返 飞行时的总飞行时间相等的方式确定上述反射区域中的离子的飞行时间 ；(Ε)所要满足的条件式，使用下面的式子作为用于求出实现该飞行时间 ；(Ε)那样的反射区域的曲线状电势分布U(X)的反函数X(U)的关系式，将该式中的积分运算设为使用了参数的分析式或由数值运算所得的数值解，其中，上述基准电势Utl设定为上述减速区域中的最大电势值Ud以下，上述参数规定上述减速区域中的静电场的电势分布，2.根据权利要求1所述的飞行时间型质量分析装置，其特征在于， 上述减速区域包括两段均匀减速电场，该两段均匀减速电场用不同的两种具有直线状电势梯度的函数定义， 将基准电势Utl设定为与减速区域的最大电势Ud相等，在设自由飞行空间的长度为L、减速区域中的第一段和第二段的均匀减速电场的长度相对于自由飞行空间的长度的比分别为屯、d2、而且设第一段的均匀减速电场的电势高度为U1、第二段的均匀减速电场的电势高度为U2、即Ud=UJU2时，通过下面的式子的反函数X(U)确定上述反射区域的静电场的沿着中心轴的曲线状电势分布，3.根据权利要求2所述的飞行时间型质量分析装置，其特征在于， 设定为d^d^d且0.01<d<0.5的范围。4.根据权利要求2所述的飞行时间型质量分析装置，其特征在于， 在设为(^=4=(^1 = / 时,确定d以满足下面的式子，5.根据权利要求1所述的飞行时间型质量分析装置，其特征在于， 上述减速区域包括两段均匀减速电场和辅助自由飞行空间，其中，该两段均匀减速电场用不同的两种具有直线状电势梯度的函数定义，该辅助自由飞行空间配置在该两段均匀减速电场之间且不受电场的影响， 将基准电势Utl设定为与减速区域的最大电势Ud相等，在设自由飞行空间的长度为L、设减速区域中的第一段均匀减速电场、辅助自由飞行空间及第二段均匀减速电场的长度相对于自由飞行空间的长度的比分别为屯、f、d2、设第一段均匀减速电场的电势高度为U1、第二段均匀减速电场的电势高度为U2、即Ud=UJU2、而且u=U/Ud、U1=VUp u2=U2/Ud时，通过下面的式子的反函数X(U)确定上述反射区域的静电场的沿着中心轴的曲线状电势分布，6.根据权利要求5所述的飞行时间型质量分析装置，其特征在于， 在设dfdfd时,确定d以满足下面的式子，7.根据权利要求1所述的飞行时间型质量分析装置，其特征在于， 上述能量赋予单元包括一段均匀加速电场，另一方面，上述减速区域包括两段均匀减速电场，其中，该一段均匀加速电场用在离子的行进方向上具有直线状的下行电势梯度的函数定义，该两段均匀减速电场用不同的两种具有直线状电势梯度的函数定义， 将基准电势Utl设定为与减速区域的最大电#ud相等，在设均匀加速电场的最高电势为Ua、设自由飞行空间的长度为L、设均匀加速电场的长度、减速区域中的第一段均匀减速电场的长度及第二段均匀减速电场的长度相对于自由飞行空间的长度的比分别为Sdpd2、设第一段均匀减速电场的电势高度为U1、第二段均匀减速电场的电势高度为U2、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：西口克，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：
国别省市：
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