特許 7548156 質量分析装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】質量分析装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 49/14 20060101AFI20240903BHJP

   H01J 49/42 20060101ALI20240903BHJP

   G01N 27/62 20210101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

H01J49/14

H01J49/42 150

G01N27/62 E

G01N27/62 G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021128382

(22)【出願日】2021-08-04

(65)【公開番号】P2022085833

(43)【公開日】2022-06-08

【審査請求日】2023-11-24

(31)【優先権主張番号】P 2020196605

(32)【優先日】2020-11-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001069

【氏名又は名称】弁理士法人京都国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上野 良弘

【審査官】坂上 大貴

(56)【参考文献】

【文献】特表２００８－５３９５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５７５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３６２９８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ４９／００－４９／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料ガスに含まれる成分をイオン化するイオン源を具備する質量分析装置であって、前記イオン源は、
イオン射出口を有し、その内部に外部とは略区画された空間を形成するイオン化室と、
前記イオン化室内に設けられ、該イオン化室で生成されたイオンを前記イオン射出口を通して外部へと押し出す押出し電場を形成するためのリペラー電極と、
前記リペラー電極に、前記押出し電場を形成する第１の電圧と、前記リペラー電極に対向するイオン化室内壁に形成されている汚染層から電子を引き剥がすチャージアップ解消電場を形成する、前記第１の電圧よりも絶対値が大きな正極性である第２の電圧と、を選択的に印加する電圧発生部と、
を備える質量分析装置。

【請求項2】

前記電圧発生部は、前記第１の電圧がローレベル、前記第２の電圧がハイレベルであるパルス状の電圧を前記リペラー電極に印加する、請求項１に記載の質量分析装置。

【請求項3】

電圧値が前記第２の電圧であるパルスの幅は、前記イオン化室の内壁においてチャージアップしている電子がチャージアップ解消電場によって引き寄せられて前記リペラー電極に到達するまでの時間に応じて定められる、請求項２に記載の質量分析装置。

【請求項4】

前記電圧発生部は、分析の実行中に、前記第１の電圧に代えて前記第２の電圧を前記リペラー電極に印加する、請求項１～３のいずれか１項に記載の質量分析装置。

【請求項5】

前記電圧発生部は、分析の実行中に周期的に前記第２電圧を前記リペラー電極に印加する、請求項４に記載の質量分析装置。

【請求項6】

前記電圧発生部は、分析を実行していない期間の少なくとも一部の期間に、前記第２電圧を前記リペラー電極に印加する、請求項１～５のいずれか１項に記載の質量分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は質量分析装置に関し、詳しくは、電子イオン化（Electron Ionization：ＥＩ）法、化学イオン化（Chemical Ionization：ＣＩ）法、又は、負化学イオン化（Negative Chemical Ionization：ＮＣＩ）法によるイオン源を用いた質量分析装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ガスクロマトグラフ質量分析装置（ＧＣ－ＭＳ）における質量分析装置では、試料ガス中の化合物をイオン化するために、ＥＩ法、ＣＩ法、又は、ＮＣＩ法などのイオン化法が主として利用されている。この質量分析装置では、イオン化室内に導入された試料ガス中の化合物は上記のような適宜のイオン化法によりイオン化される。そして、生成されたイオンはイオン輸送光学系を通して四重極マスフィルターなどの質量分離部へと輸送され、質量分離部において質量電荷比（厳密には斜体字の「m/z」であるが、本明細書では慣用に従って「質量電荷比」という）に応じて分離され検出される。

【0003】

図６は、特許文献１等に開示されている一般的なＥＩイオン源の概略構成図である。説明の便宜上、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を空間内に定義する。

【0004】

このイオン源３は、導電性部材から成る箱状のイオン化室３０を備え、このイオン化室３０の内部にはリペラー電極３１が配置されている。イオン化室３０の上壁面には電子導入口３０２が、下壁面には電子排出口３０３が形成されており、電子導入口３０２の外側にはフィラメント３２が、電子排出口３０３の外側にはトラップ電極（実際にはフィラメント）３３が配置されている。また、フィラメント３２及びトラップ電極３３の外側には、それらを挟むように一対の磁石３４、３５が配置されている。イオン化室３０の前壁面（リペラー電極３１が配置されている壁面と反対側の壁面）には、イオン射出口３０１が形成され、その外側には引出し電極３６が配置されている。また、イオン化室３０の側壁面には試料ガス導入管３０４が接続されている。ここでは、イオン化室３０は接地されており、その電位は０Ｖである。

【0005】

分析時にフィラメント３２には図示しない電源から電流が供給され、これによってフィラメント３２は発熱し熱電子を生成する。フィラメント３２とトラップ電極３３にはそれぞれ、所定の電位差を有する直流電圧が印加され、その電位差によって、フィラメント３２で生成された熱電子は加速され、トラップ電極３３まで移動する。これにより、イオン化室３０内に、全体としてＹ軸の負方向に進行する熱電子流が形成される（図６中の点線矢印参照）。試料ガス導入管３０４を通してイオン化室３０内に供給された試料ガス中の試料成分（化合物）は、熱電子に接触してイオン化される。磁石３４、３５は磁束線の向きがＹ軸に沿った方向の磁場を形成し、その磁場によって熱電子流のＸ軸方向及びＺ軸方向の広がりが抑制される。

【0006】

リペラー電極３１には、試料由来のイオンと同極性であって、その絶対値がイオン化室３０の電位（ここでは０Ｖ）よりも少し高い直流電圧が印加される。これによって、イオン化室３０においてリペラー電極３１とイオン射出口３０１との間には、イオンをリペラー電極３１側からイオン射出口３０１側へと押し出す電場が形成され、この押出し電場の作用によって、イオン化室３０内の中央付近で生成されたイオンはイオン射出口３０１の方向へ移動する。一方、引出し電極３６にはイオンと逆極性である直流電圧が印加され、これによって形成される引出し電場は、イオン射出口３０１を通してイオン化室３０の内部に入り込む。上記押出し電場とこの引出し電場との両方の作用によって、イオンはイオン射出口３０１を通してイオン化室３０からＸ軸方向に引き出され（図６中の太線矢印参照）、質量分析に供される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１６－１５７５２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記イオン源３において、イオン化室３０の内壁面には、試料ガスに含まれる化合物分子やそれに由来するイオンなどの様々な物質が付着し、汚染層が形成される。汚染の程度がひどくなると、その汚染層の表面に電子が付着することでチャージアップ（帯電）が生じる。そのチャージアップによってイオン化室３０内の電場に乱れが生じると、イオン化室３０内で生成されたイオンがイオン化室３０内壁に引き寄せられ、衝突して消失し易くなる。その結果、後段の質量分離器へ輸送されるイオンの量が減少してしまい、分析感度が低下する等、正確な分析に支障をきたすおそれがある。そこで、通常、チャージアップが問題になるほどイオン化室内壁等が汚染されたと推測される状況になると、ユーザーは、装置を停止してイオン化室等を取り出し、これを洗浄する等のメンテナンス作業を実施する。

【0009】

上記メンテナンス作業はチャージアップが発生したと推定される度に行われるため、ユーザーにとってはかなりの負担である。また、こうしたメンテナンス作業を実施すると、装置の分解や洗浄作業のための時間が掛かるだけでなく、真空チャンバー内を再度真空状態にするための装置の立上げの時間が必要となる。そのため、或る程度の長い時間、測定作業を行うことができなくなり、装置の稼働率が低下するという問題もある。さらにまた、分析実行中にチャージアップがひどくなると、信頼に足る分析結果が得られず、その分析自体が無駄になってしまうという問題もある。

【0010】

本発明はこうした課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、装置を停止することなくイオン源において生じているチャージアップを解消又は低減することができる質量分析装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために成された本発明に係る質量分析装置の一態様は、試料ガスに含まれる成分をイオン化するイオン源を具備する質量分析装置であって、前記イオン源は、
イオン射出口を有し、その内部に外部とは区画された空間を形成するイオン化室と、
前記イオン化室内に設けられ、該イオン化室内で生成されたイオンを前記イオン射出口を通して外部へと押し出す押出し電場を形成するためのリペラー電極と、
前記リペラー電極に、前記押出し電場を形成するための第１の電圧と、チャージアップ解消電場を形成するための前記第１の電圧よりも絶対値が大きな正極性である第２の電圧とを選択的に印加する電圧発生部と、
を備える。

【0012】

上記イオン源は、イオン化に熱電子を利用するイオン源であり、具体的には、ＥＩ法、ＣＩ法、又はＮＣＩ法によるイオン源とすることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る上記態様の質量分析装置において、リペラー電極に正極性の高い電圧（上記第２の電圧）が印加されると、該リペラー電極とイオン化室内壁との間に、電子を誘引する強い電場が形成される。これにより、イオン化室内壁に形成されている汚染層の表面からチャージアップの原因となっている電子が引き剥がされ、該電子はリペラー電極に接触して消滅する。

【0014】

こうして本発明に係る上記態様の質量分析装置によれば、装置を停止することなく、また装置の真空状態を解除することもなく、イオン化室内で生じているチャージアップを解消する又は軽減することができる。それによって、イオン源においてチャージアップが生じたときに従来実施されていた、装置を停止し該装置を分解してイオン化室等を洗浄するという面倒なメンテナンス作業の実施の頻度を下げることができ、ユーザーの負担を軽減することができる。また、そうしたメンテナンス作業のために装置が使用できない状態となることを減らすことができ、装置の稼働率を向上させることができる。また、分析の途中でチャージアップを解消したり低減したりすることができるため、分析途中でのチャージアップ発生による不具合を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態である質量分析装置の要部の構成図。

【図2】本実施形態の質量分析装置におけるイオン源の内部での電子の状態の模式図であり、（Ａ）はリペラー電極に＋１Ｖの電圧が印加されているとき、（Ｂ）はリペラー電極に＋１００Ｖの電圧が印加されているとき。

【図3】本実施形態の質量分析装置においてリペラー電極に印加される電圧波形の一例を示す図。

【図4】イオン化室内部における電子軌道のシミュレーション結果を示す図（熱電子収束用磁場がない場合）。

【図5】イオン化室内部における電子軌道のシミュレーション結果を示す図（熱電子収束用磁場がある場合）。

【図6】一般的なＥＩイオン源の概略構成図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の一実施形態である質量分析装置について、添付図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の質量分析装置の要部の構成図である。この質量分析装置はシングル四重極型質量分析装置である。

【0017】

図１に示すように、本実施形態の質量分析装置は、図示しない真空ポンプにより真空排気されるチャンバー１の内部に、イオン光軸Ｃに沿って、ＥＩイオン源３、イオン輸送光学系４、質量分離器としての四重極マスフィルター５、及び、イオン検出器６、を備える。

【0018】

ＥＩイオン源３は、図６に示したものと同じ構造である。即ち、このＥＩイオン源３は、外形が略直方体形状であって金属等の導電性材料から成るイオン化室３０と、イオン化室３０の内部に配置されているリペラー電極３１と、イオン化室３０の上壁に形成されている電子導入口３０２の外側に配置されているフィラメント３２と、イオン化室３０の下壁に形成されている電子排出口３０３の外側に配置されているトラップ電極３３と、フィラメント３２及びトラップ電極３３を挟むように配置されている一対の磁石３４、３５と、イオン射出口３０１の外側に配置されている引出し電極３６と、を含む。また、イオン化室３０の側壁には試料ガス導入管３０４が接続されている。

【0019】

イオン化室３０は接地されており、その電位は０Ｖである。制御部８による制御の下で、リペラー電圧発生部７はリペラー電極３１に所定の電圧を印加する。なお、図１では記載を省略しているが、本質量分析装置は、ＥＩイオン源３に含まれる、フィラメント３２、トラップ電極３３、引出し電極３６等にそれぞれ所定の電圧を印加する電圧発生部を備える。また、本装置が、後段のイオン輸送光学系４、四重極マスフィルター５等にそれぞれ所定の電圧を印加する電圧発生部を備えることも当然である。

【0020】

次に、本実施形態の質量分析装置において実施される質量分析の動作について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、イオン化室３０の内部における電子の状態の模式図である。図３は、リペラー電極３１に印加される電圧波形の一例を示す図である。

【0021】

本実施形態の質量分析装置における分析の実行時には、例えばガスクロマトグラフ（図示せず）のカラムにおいて時間的に分離された複数の化合物を含む試料ガスが、試料ガス導入管３０４を通してイオン化室３０内に導入される。フィラメント３２には電流が供給され、それによってフィラメント３２は加熱されて熱電子を生成する。フィラメント３２とトラップ電極３３にそれぞれ印加される電圧によって、それらの間には電位差が形成され、その電位差によって熱電子にはエネルギーが付与される。これにより、熱電子はフィラメント３２を発してトラップ電極３３へ向って進行する。即ち、フィラメント３２からトラップ電極３３へと向かう熱電子流が形成される。この熱電子は、磁石３４、３５により形成される磁場中の磁束線の周りを旋回するように飛行する。それによって、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の熱電子流の広がりは抑制される。

【0022】

制御部８による制御の下で、リペラー電圧発生部７はリペラー電極３１に、図３に示すような、低レベルの電圧値が＋１Ｖ、高レベルの電圧値が＋１００Ｖであるパルス電圧を印加する。低レベルの電圧値は、従来の質量分析装置において、イオン化室３０内に押出し電場を形成するためにリペラー電極３１に印加されていた電圧の値と同じである。リペラー電極３１に印加されるパルス電圧のパルス間隔はパルス幅に比べて１０倍以上大きく、例えば、隣接するパルスの間隔は１μsec、パルス幅は０．０１～０．１μsecである。

【0023】

図２（Ａ）に示すように、リペラー電極３１に印加される電圧が＋１Ｖであるとき、試料ガス中の化合物分子は熱電子に接触してイオン化される。リペラー電極３１とイオン化室３０の内壁との間の電位差（この場合には１Ｖ）によってイオン化室３０内に形成される押出し電場は、上述したように生成されたイオン（正イオン）を概ねＸ軸方向、つまりはイオン射出口３０１へ向かう方向に押す作用を有する。一方、引出し電極３６には、イオンとは逆の極性の直流電圧が印加され、それにより生成される引出し電場はイオン射出口３０１を通してイオン化室３０の内部に及ぶ。この引出し電場はイオンを引き寄せる作用を有する。押出し電場及び引出し電場の両方の作用によって、イオン化室３０内で熱電子との接触により生成されたイオンは、イオン射出口３０１を通して外部へと引き出され、イオン輸送光学系４に導入される。

【0024】

イオン輸送光学系４においてイオンはイオン光軸Ｃ付近に一旦収束され、四重極マスフィルター５へと送られる。四重極マスフィルター５を構成する４本のロッド電極には直流電圧に高周波電圧（ＲＦ電圧）を加えた所定の電圧が印加され、その電圧に応じた特定の質量電荷比を有するイオンのみが四重極マスフィルター５を選択的に通り抜ける。イオン検出器６は到達したイオンの量に応じた検出信号を生成し出力する。従って、例えば、四重極マスフィルター５を通過するイオンの質量電荷比が所定の範囲で変化するように印加電圧を制御することで、所定の質量電荷比範囲におけるイオン強度を示すマススペクトルデータを取得することができる。

【0025】

試料ガスに含まれる化合物分子や生成されたイオンの一部は、イオン化室３０の内壁に衝突して付着し汚染層３０Ａを形成する。図２（Ａ）には、イオン射出口３０１が形成されているイオン化室３０前壁面に形成される汚染層３０Ａのみが描かれているが、程度の違いはあるものの、イオン化室３０の内壁面にはその全体に汚染層が形成される。この汚染層３０Ａは絶縁性を有しているため、熱電子等の電子の一部が汚染層３０Ａの表面に付くとチャージアップを生じる。このチャージアップはイオン化室３０内に形成される電場を乱す大きな原因となるが、本装置では、リペラー電極３１に＋１００Ｖの電圧が印加されたときに、次のようにチャージアップが解消される。

【0026】

図２（Ｂ）に示すように、リペラー電極３１に印加される電圧が＋１００Ｖになると、リペラー電極３１とイオン化室３０の内壁との間の電位差はそれ以前（電位差：１Ｖ）に比べて格段に大きくなる。そのため、イオン化室３０の内壁面に形成されている汚染層３０Ａに付着していた電子は、強い正の電場（チャージアップ解消電場）によって引き剥がされリペラー電極３１に向かって進行する。そして、この電子はリペラー電極３１に接触して消滅する。これによって、チャージアップは解消されるか、或いは完全に解消されないまでも軽減される。

【0027】

強いチャージアップ解消電場は熱電子にも影響するため、電子導入口３０２を経てイオン化室３０内に入った熱電子の一部はその軌道を曲げてリペラー電極３１に吸収される。但し、熱電子に付与される加速エネルギーは大きいため、全ての熱電子が消滅するわけではなく、少なくとも一部はイオン化室３０内で試料成分のイオン化に寄与する。そのため、リペラー電極３１に＋１００Ｖの電圧が印加されている期間には、イオン化効率は低下するものの、イオン化自体は継続して行われる。また、チャージアップ解消電場は生成されたイオンの挙動にも影響を及ぼすものの、電子に比べて質量が格段に大きいイオンの運動は電子の運動に比べると緩慢である。そのため、リペラー電極３１に＋１００Ｖの電圧を印加している時間を短くすることで、その電圧の印加を分析実行中に実施しても、イオン化室３０からのイオンの射出に殆ど影響を及ぼさないようにすることができる。

【0028】

上記例では、チャージアップを解消するために＋１００Ｖの電圧をリペラー電極３１に印加しているが、汚染層３０Ａに付着している電子を引き剥がすには数十Ｖ～数百Ｖの電圧とするのがよい。また、上述したようにイオン化やイオンの挙動に及ぼす影響を小さくするには、高い電圧を印加するパルスの幅はできるだけ小さいことが望ましいものの、この時間が短すぎると、汚染層３０Ａから引き剥がされた電子がリペラー電極３１まで到達し得ず、チャージアップの効果が十分に上がらない。このパルス幅はそのパルスの電圧値にも依存し、電圧が高ければパルス幅を短くすることができる。また、適切なパルスの幅はリペラー電極３１とイオン化室３０内壁との距離にも依存する。従って、実験的に又はシミュレーション等によって、適切なパルス幅と電圧値とを決めるとよい。また、パルス間隔についても同様であり、上記例では１μsにしているものの、これもイオン化やイオンの挙動に及ぼす影響が小さくなるように適宜に変更することができる。

【0029】

図４及び図５はイオン化室３０内部における電子軌道のシミュレーション結果を示す図である。図４は、磁石３４、３５による熱電子収束用磁場がない場合、図５は磁石３４、３５による熱電子収束用磁場がある場合である。

【0030】

図４に示すように、熱電子収束用磁場がない場合には、イオン化室３０の前壁内面の汚染層から引き剥がされた電子はリペラー電極３１に向かってほぼ真直ぐ進行する。一方、図５に示すように、磁石３４、３５による熱電子収束用磁場がある場合には、熱電子流のみならず、イオン化室３０前壁内面の汚染層から引き剥がされた電子にも磁場によるローレンツ力が作用する。そのため、電子は磁場の強い領域を避けて回り込むような複雑な運動をしつつリペラー電極３１に向かって進行する。いずれの場合でも、汚染層３０Ａから引き剥がされた電子は最終的にリペラー電極３１に到達し、リペラー電極３１に接触して消滅する。

【0031】

以上のように本実施形態の質量分析装置では、分析の実行中に、周期的にリペラー電極３１に正極性の高電圧を印加してチャージアップの解消を図っているため、分析中にイオン源３でチャージアップが発生し、それにより分析に供されるイオンの量が減少することを回避することができる。従って、高い分析感度を確保することができる。また、汚染層が或る程度形成されてもチャージアップが起こりにくいので、汚染層を除去するためのメンテナンス作業の頻度を減らすことができる。

【0032】

上記実施形態の質量分析装置では、制御部８による制御の下で、分析実行中に周期的にチャージアップ解消動作を実行しているが、それ以外のタイミングで必要に応じて、例えばユーザーによる操作に応じた適宜の時点で、リペラー電極３１に＋１００Ｖ又は数十～数百Ｖの範囲の適宜の電圧を所定時間印加することによって、チャージアップを解消することも可能である。その場合、分析の実行中又は分析を実行していない期間に拘わらず、ユーザーによる所定の操作が行われたときに、リペラー電極３１にチャージアップ解消用の適宜の電圧（例えば上述した＋１００Ｖの電圧）を所定時間印加することができる。また、分析を実行していない期間にのみ、ユーザーによる所定の操作の受け付けを可能とし、その操作を受け付けると、リペラー電極３１にチャージアップ解消用の適宜の電圧を所定時間印加してもよい。

【0033】

また、制御部８の制御の下で、分析を実行していない期間中の予め決められた適宜のタイミングで、リペラー電極３１にチャージアップ解消用の適宜の電圧を所定時間印加するようにしてもよい。一例としては、指定された所定時間の質量分析（例えば一つの試料に対するＧＣ／ＭＳ分析）が終了する毎に、又はそうした質量分析を実行する直前に、自動的にリペラー電極３１にチャージアップ解消用の適宜の電圧を所定時間印加するようにすることができる。また、装置の起動時や停止などのタイミングで、リペラー電極３１にチャージアップ解消用の適宜の電圧を所定時間印加してもよい。

【0034】

また、上記説明は、イオン源３で正イオンを生成する場合の例であるが、負イオンを生成する場合、押出し電場を形成する期間にはリペラー電極３１に負の電圧、例えば－１Ｖを印加し、チャージアップ解消電場を形成する期間にはリペラー電極３１に正極性の高電圧、例えば＋１００Ｖを印加すればよいことは明らかである。

【0035】

また、上記実施形態の質量分析装置のイオン源はＥＩイオン源であるが、本発明は、イオン化室内で試料由来の成分をイオン化するとともに、その生成されたイオンをリペラー電極を利用してイオン化室内から射出させる構造のイオン源、具体的には、ＣＩイオン源やＮＣＩイオン源を備える質量分析装置にも適用することができる。

【0036】

また、上記実施形態はあくまでも本発明の一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜修正、変更、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。

【0037】

例えば、イオン源以外の構成は上記実施形態に記載のものに限定されず、適宜に変更し得る。従って、本発明に係る質量分析装置が、シングルタイプの四重極型質量分析装置に限らず、飛行時間型質量分析装置、イオントラップ質量分析装置、タンデム型質量分析装置、さらにはイオン移動度－質量分析装置など、様々な方式の質量分析装置に適用し得ることは当然である。

【0038】

［種々の態様］
上述した例示的な実施形態が以下の態様の具体例であることは、当業者には明らかである。

【0039】

（第１項）本発明に係る質量分析装置の一態様は、試料ガスに含まれる成分をイオン化するイオン源を具備する質量分析装置であって、前記イオン源は、
イオン射出口を有し、その内部に外部とは略区画された空間を形成するイオン化室と、
前記イオン化室内に設けられ、該イオン化室内で生成されたイオンを前記イオン射出口を通して外部へと押し出す押出し電場を形成するためのリペラー電極と、
前記リペラー電極に、前記押出し電場を形成するための第１の電圧と、チャージアップ解消電場を形成するための前記第１の電圧よりも絶対値が大きな正極性である第２の電圧とを選択的に印加する電圧発生部と、
を備える。

【0040】

第１項に記載の質量分析装置によれば、装置を停止することなく、また装置の真空状態を解除することもなく、イオン化室内で生じているチャージアップを解消する又は軽減することができる。それによって、イオン源においてチャージアップが生じたときに従来実施されていた面倒なメンテナンス作業の実施の頻度を下げることができ、ユーザーの負担を軽減することができる。また、そうしたメンテナンス作業のために装置が使用できない状態となることを減らすことができ、装置の稼働率を向上させることができる。また、分析の途中でチャージアップを解消したり低減したりすることができるため、分析途中でのチャージアップ発生による不具合を回避することができる。

【0041】

（第２項）また第１項に記載の質量分析装置において、前記電圧発生部は、前記第１の電圧がローレベル、前記第２の電圧がハイレベルであるパルス状の電圧を前記リペラー電極に印加するものとすることができる。

【0042】

第２項に記載の質量分析装置では、主としてパルス状電圧のローレベル期間にイオン化室内でイオン化を行い、パルス状電圧のハイレベル期間にチャージアップ解消動作を行うことができる。これにより、分析を実行しながらイオン源でのチャージアップの発生を回避することができる。

【0043】

（第３項）また第２項に記載の質量分析装置において、電圧値が前記第２の電圧であるパルスの幅は、前記イオン化室の内壁においてチャージアップしている電子がチャージアップ解消電場によって引き寄せられて前記リペラー電極に到達するまでの時間に応じて定められるものとすることができる。

【0044】

第３項に記載の質量分析装置によれば、パルス状電圧のハイレベル期間に確実にチャージアップ解消を図ることができる。また、必要以上にチャージアップ解消動作の期間を長くすることなく、イオン源でのイオン生成動作に対する影響を最小限に抑えることができる。

【0045】

（第４項）第１項～第３項のいずれか１項に記載の質量分析装置において、前記電圧発生部は、分析の実行中に、前記第１の電圧に代えて前記第２の電圧を前記リペラー電極に印加するものとすることができる。

【0046】

（第５項）また第４項に記載の質量分析装置において、前記電圧発生部は、分析の実行中に周期的に前記第２電圧を前記リペラー電極に印加するものとすることができる。

【0047】

第４項又は第５項に記載の質量分析装置における「分析の実行中」とは、質量分析の対象である試料成分由来のイオンを当該イオン源において生成している期間中である。第４項又は第５項に記載の質量分析装置によれば、分析実行中にイオン源でのチャージアップの発生を回避することができるので、分析の途中でチャージアップがひどくなって感度が低下する等の不所望の事態の発生を防止することができる。

【0048】

（第６項）第１項～第５項のいずれか１項に記載の質量分析装置において、前記電圧発生部は、分析を実行していない期間の少なくとも一部の期間に、前記第２電圧を前記リペラー電極に印加するものとすることができる。

【0049】

第６項に記載の質量分析装置によれば、感度や精度などの分析結果に影響を与えることなく、イオン源のチャージアップを解消することができる。特に、分析を実行していない期間であれば、分析実行中に比べて長い時間継続してチャージアップ解消用の電圧をリペラー電極に印加することができるので、より確実にチャージアップを解消することができる。

【符号の説明】

【0050】

１…チャンバー
３…イオン源
３０…イオン化室
３０１…イオン射出口
３０２…電子導入口
３０３…電子排出口
３０４…試料ガス導入管
３０Ａ…汚染層
３１…リペラー電極
３２…フィラメント
３３…トラップ電極
３４、３５…磁石
３６…引出し電極
４…イオン輸送光学系
５…四重極マスフィルター
６…イオン検出器
７…リペラー電圧発生部
８…制御部
Ｃ…イオン光軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】