特許 7571895 質量分析装置および検波ユニット

(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】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】質量分析装置および検波ユニット

(51)【国際特許分類】

   H01J 49/42 20060101AFI20241016BHJP

   G01N 27/62 20210101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

H01J49/42 150

G01N27/62 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023553911

(86)(22)【出願日】2021-10-18

(86)【国際出願番号】 JP2021038449

(87)【国際公開番号】W WO2023067658

(87)【国際公開日】2023-04-27

【審査請求日】2024-03-07

(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】100108523

【弁理士】

【氏名又は名称】中川 雅博

(74)【代理人】

【識別番号】100125704

【弁理士】

【氏名又は名称】坂根 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100187931

【弁理士】

【氏名又は名称】澤村 英幸

(72)【発明者】

【氏名】水谷 司朗

(72)【発明者】

【氏名】秋山 敏宏

【審査官】佐藤 海

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／１０８０５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－６９８８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ４９／００－４９／４８

Ｇ０１Ｎ ２７／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

印加された交流電圧に対応する質量電荷比を有するイオンを選択する質量フィルタと、
前記質量フィルタに印加される交流電圧を検波する検波ユニットと、
前記検波ユニットにより検波された交流電圧に基づいて前記質量フィルタに交流電圧を印加する電源装置とを備え、
前記検波ユニットは、各々が整流素子を含む複数の整流部を有し、
前記複数の整流部は、互いに電気的に並列に接続された、質量分析装置。

【請求項2】

前記複数の整流部の各々は、第１の整流素子、第２の整流素子、第３の整流素子および第４の整流素子を含むとともに、第１のノード、第２のノード、第３のノードおよび第４のノードを含み、
前記複数の整流部の各々において、
前記第１の整流素子のカソードおよびアノードは、前記第１のノードおよび前記第３のノードにそれぞれ接続され、
前記第２の整流素子のカソードおよびアノードは、前記第２のノードおよび前記第３のノードにそれぞれ接続され、
前記第３の整流素子のカソードおよびアノードは、前記第４のノードおよび前記第１のノードにそれぞれ接続され、
前記第４の整流素子のカソードおよびアノードは、前記第４のノードおよび前記第２のノードにそれぞれ接続され、
前記複数の整流部の前記第１のノードは、互いに接続され、かつ前記質量フィルタに印加される交流電圧の入力に用いられ、
前記複数の整流部の前記第２のノードは、互いに接続され、かつ前記質量フィルタに印加される交流電圧の入力に用いられ、
前記複数の整流部の前記第３のノードは、互いに接続され、
前記複数の整流部の前記第４のノードは、互いに接続され、
前記第３のノードおよび前記第４のノードの一方は、接地電位に維持され、
前記第３のノードおよび前記第４のノードの他方は、検波された交流電圧の出力に用いられる、請求項１記載の質量分析装置。

【請求項3】

前記検波ユニットにおける前記整流部の数は、特定の質量電荷比の範囲内で前記整流素子に流れる漏れ電流が直線性を維持するように定められる、請求項１または２記載の質量分析装置。

【請求項4】

前記検波ユニットにおける前記整流部の数は、前記整流素子に流れる漏れ電流が最小になるように定められる、請求項３記載の質量分析装置。

【請求項5】

前記検波ユニットは、前記質量フィルタに印加される交流電圧を検波電流に変換して前記複数の整流部に導く検波コンデンサをさらに含み、
前記電源装置は、片振幅６０ｍＡ以下の検波電流に対応する交流電圧を前記質量フィルタに印加し、
前記検波ユニットは、電気的に並列に接続された３つの前記整流部を有する、請求項１または２記載の質量分析装置。

【請求項6】

前記電源装置は、２０００以下の質量電荷比に対応する交流電圧を前記質量フィルタに印加し、
前記検波ユニットは、電気的に並列に接続された３つの前記整流部を有する、請求項１または２記載の質量分析装置。

【請求項7】

前記検波ユニットは、前記質量フィルタに印加される交流電圧を検波電流に変換して前記複数の整流部に導く検波コンデンサをさらに含み、
前記電源装置は、片振幅４５ｍＡ以下の検波電流に対応する交流電圧を前記質量フィルタに印加し、
前記検波ユニットは、電気的に並列に接続された２つの前記整流部を有する、請求項１または２記載の質量分析装置。

【請求項8】

前記電源装置は、１５００以下の質量電荷比に対応する交流電圧を前記質量フィルタに印加し、
前記検波ユニットは、電気的に並列に接続された２つの前記整流部を有する、請求項１または２記載の質量分析装置。

【請求項9】

特定の質量電荷比を有するイオンを選択する質量フィルタに印加される交流電圧を検波する検波ユニットであって、
各々が整流素子を含む複数の整流部を有し、
前記複数の整流部は、互いに電気的に並列に接続された、検波ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、質量分析装置および検波ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

試料に含まれる成分の質量を分析する分析装置として質量分析装置が知られている。例えば、特許文献１に記載された四重極質量分析装置においては、イオン源により試料から生成された各種イオンが四重極フィルタに導入される。四重極フィルタの４本のロッド電極には、四重極電源部により高周波電圧および直流電圧が印加される。特定の質量電荷比を有するイオンのみが選択的に四重極フィルタを通過し、検出器により検出される。四重極フィルタを通過するイオンの質量電荷比は、各ロッド電極に印加される高周波電圧および直流電圧に依存する。

【0003】

四重極電源部においては、各ロッド電極に印加される高周波電圧は、コンデンサを通して検波電流に変換され、検波部のダイオードに流れる。検波電流は、抵抗を流れることにより直流電圧に変換され、変換された電圧と、目標電圧との差がフィードバックされる。目標電圧は、任意の質量電荷比に対応して設定される。したがって、目標電圧を掃引することにより、各ロッド電極に印加される高周波電圧を掃引して、四重極フィルタを通過するイオンの質量電荷比を走査することができる。

【文献】特開２００２－３３０７５号公報

【文献】特許５５５６８９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ダイオードに比較的大きい検波電流が流れる場合、ダイオードにおける漏れ電流により、検波電圧は、本来変換されるべき電圧よりも小さい電圧に変換され、フィードバック回路において、出力される電圧は目標電圧よりも大きく出力される。この場合、質量電荷比が大きい範囲において、出力される電圧と目標電圧との差が増大するため、質量電荷比のずれが発生する。

【0005】

また、直流電圧は、高周波電圧が掃引される際に、高周波電圧との比が一定になるように制御される。ここで、イオンが四重極フィルタを安定的に通過し得る安定領域（Ｍａｔｈｉｅｕ方程式の解の安定条件に基づく安定領域）は、特許文献２の図７（ａ）および図７（ｂ）の略三角形状の枠により示される。この安定領域は、質量電荷比が増加するに伴い、質量電荷比の増加方向と同方向に移動しつつその面積が拡大する。

【0006】

質量電荷比に対する直流電圧の変化を示す直線が、質量電荷比に対応して相似的に変化する安定領域の同一部分を横切るように変化されることにより、質量電荷比の範囲の全般にわたって四重極フィルタの質量分解能を均一に維持することが可能である。しかしながら、上記のように、ダイオードに比較的大きい検波電流が流れると、質量電荷比が大きい範囲において、直流電圧の変化を示す直線が安定領域の所望の部分を横切ることにはならず、質量分解能の均一性が低下することとなる。

【0007】

本発明の目的は、整流素子の非直線性に起因する質量のずれを防止することが可能な質量分析装置および検波ユニットを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、印加された交流電圧に対応する質量電荷比を有するイオンを選択する質量フィルタと、前記質量フィルタに印加される交流電圧を検波する検波ユニットと、前記検波ユニットにより検波された交流電圧に基づいて前記質量フィルタに交流電圧を印加する電源装置とを備え、前記検波ユニットは、各々が整流素子を含む複数の整流部を有し、前記複数の整流部は、互いに電気的に並列に接続された、質量分析装置に関する。

【0009】

本発明の他の態様は、特定の質量電荷比を有するイオンを選択する質量フィルタに印加される交流電圧を検波する検波ユニットであって、各々が整流素子を含む複数の整流部を有し、前記複数の整流部は、互いに電気的に並列に接続された、検波ユニットに関する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、整流素子の非直線性に起因する質量のずれを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は本発明の一実施の形態に係る質量分析装置の構成を示す図である。

【図2】図２は図１の電源装置の構成を示す図である。

【図3】図３は図２の検波ユニットの構成を示す図である。

【図4】図４は比較例１に係る検波ユニットの構成を示す図である。

【図5】図５は比較例１および実施例１～３における検波電流に対する電圧の測定結果を示す図である。

【図6】図６は比較例１に係る検波ユニットを用いて測定されたマススペクトルを示す図である。

【図7】図７は実施例１に係る検波ユニットを用いて測定されたマススペクトルを示す図である。

【図8】図８は実施例２に係る検波ユニットを用いて測定されたマススペクトルを示す図である。

【図9】図９は実施例３に係る検波ユニットを用いて測定されたマススペクトルを示す図である。

【図10】検波電流と漏れ電流との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（１）質量分析装置の構成
以下、本発明の実施の形態に係る質量分析装置およびそれに含まれる検波ユニットについて図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る質量分析装置の構成を示す図である。図１に示すように、質量分析装置２００は、電源装置１００、イオン源１１０、イオン輸送部１２０、四重極質量フィルタ１３０、イオン検出器１４０および処理装置１５０を含む。

【0013】

イオン源１１０は、例えば紫外領域の光源を含み、分析対象の試料にパルス光を照射することにより、試料に含まれる各種成分のイオンを生成する。イオン輸送部１２０は、例えばイオンレンズを含み、イオン源１１０により生成されたイオンを収束させつつ、点線で示すイオン光軸２０１に沿って四重極質量フィルタ１３０に導入する。

【0014】

四重極質量フィルタ１３０は、４本のロッド電極１３１～１３４を含む。ロッド電極１３１～１３４は、イオン光軸２０１を中心とする仮想的な円筒に内接するように互いに平行に配置される。したがって、ロッド電極１３１とロッド電極１３３とは、イオン光軸２０１を挟んで対向する。ロッド電極１３２とロッド電極１３４とは、イオン光軸２０１を挟んで対向する。

【0015】

電源装置１００は、直流電圧Ｕと高周波電圧Ｖｃｏｓωｔとの加算電圧（Ｕ＋Ｖｃｏｓωｔ）をロッド電極１３１，１３３に印加する。また、電源装置１００は、直流電圧－Ｕと高周波電圧－Ｖｃｏｓωｔとの加算電圧（－Ｕ－Ｖｃｏｓωｔ）をロッド電極１３２，１３４に印加する。これにより、四重極質量フィルタ１３０に導入されたイオンのうち、直流電圧Ｕと高周波電圧の振幅Ｖとにより定まる特定の質量電荷比を有するイオンのみが四重極質量フィルタ１３０を通過する。電源装置１００の構成については後述する。

【0016】

イオン検出器１４０は、例えば二次電子増倍管を含む。イオン検出器１４０は、四重極質量フィルタ１３０を通過したイオンを検出し、検出量を示す検出信号を処理装置１５０に出力する。

【0017】

処理装置１５０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）を含み、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置により実現される。処理装置１５０は、電源装置１００、イオン輸送部１２０、四重極質量フィルタ１３０およびイオン検出器１４０の動作を制御する。また、処理装置１５０は、イオン検出器１４０により出力された検出信号を処理することにより、イオンの質量電荷比と検出量との関係を示すマススペクトルを生成する。

【0018】

（２）電源装置の構成
図２は、図１の電源装置１００の構成を示す図である。図２に示すように、電源装置１００は、検波ユニット１０、電圧制御部２０、高周波電圧発生部３０、直流電圧発生部４０および加算部５０を含む。電圧制御部２０、高周波電圧発生部３０および直流電圧発生部４０は、電気抵抗、コイル、コンデンサ、演算増幅器または論理回路等の回路素子により構成される。加算部５０は、変圧器により構成される。

【0019】

電圧制御部２０には、図１の処理装置１５０により制御電圧および補正電圧が与えられるとともに、検波ユニット１０から検波電圧がフィードバックされる。制御電圧は、四重極質量フィルタ１３０に印加されるべき高周波電圧を制御するための電圧である。補正電圧は、質量電荷比の質量分解能を補正するための電圧である。検波ユニット１０によりフィードバックされる検波電圧については後述する。

【0020】

電圧制御部２０は、制御電圧、補正電圧および検波電圧に比較、変調、増幅および加算等の種々の処理を適宜実行することにより２系統の電圧を生成し、高周波電圧発生部３０および直流電圧発生部４０にそれぞれ与える。高周波電圧発生部３０は、電圧制御部２０により与えられた電圧に基づいて、位相が互いに１８０°異なる高周波電圧±Ｖｃｏｓωｔを生成する。直流電圧発生部４０は、電圧制御部２０により与えられた電圧に基づいて、極性が互いに異なる直流電圧±Ｕを生成する。

【0021】

加算部５０は、変圧器を含み、高周波電圧発生部３０により生成された高周波電圧と、直流電圧発生部４０により生成された直流電圧とを加算することにより、電圧Ｕ＋Ｖｃｏｓωｔおよび電圧－Ｕ－Ｖｃｏｓωｔを生成する。また、加算部５０は、生成された電圧Ｕ＋Ｖｃｏｓωｔを二次コイルの一方の出力端子から四重極質量フィルタ１３０のロッド電極１３１，１３３に印加する。加算部５０は、生成された電圧－Ｕ－Ｖｃｏｓωｔを二次コイルの他方の出力端子から四重極質量フィルタ１３０のロッド電極１３２，１３４に印加する。

【0022】

検波ユニット１０は、加算部５０の二次コイルの出力端子間に接続され、加算部５０から出力される高周波電圧を検波電圧に変換する。図３は、図２の検波ユニット１０の構成を示す図である。図３に示すように、検波ユニット１０は、複数の整流部１１、検波コンデンサ１２，１３、検出抵抗１４および平滑コンデンサ１５を含む。

【0023】

各整流部１１は、４つの整流素子Ｄ１～Ｄ４を含む。各整流素子Ｄ１～Ｄ４は、例えば高速ダイオードまたはショットキーバリアダイオードである。整流素子Ｄ１のカソードおよびアノードは、ノードＮ１，Ｎ３にそれぞれ接続される。整流素子Ｄ２のカソードおよびアノードは、ノードＮ２，Ｎ３にそれぞれ接続される。整流素子Ｄ３のカソードおよびアノードは、ノードＮ４，Ｎ１にそれぞれ接続される。整流素子Ｄ４のカソードおよびアノードは、ノードＮ４，Ｎ２にそれぞれ接続される。

【0024】

複数の整流部１１は、並列に接続される。具体的には、複数の整流部１１のノードＮ１は互いに接続され、複数の整流部１１のノードＮ２は互いに接続される。また、複数の整流部１１のノードＮ３は互いに接続され、複数の整流部１１のノードＮ４は互いに接続される。複数の整流部１１のノードＮ３は、接地端子に接続される。検波ユニット１０に設けられる整流部１１の数は、２以上であれば特に限定されない。整流部１１の最適な数については後述する。

【0025】

検波コンデンサ１２，１３は、例えばセラミックコンデンサである。検波コンデンサ１２は、電圧Ｕ＋Ｖｃｏｓωｔを出力する加算部５０（図２）の一方の出力端子と、複数の整流部１１のノードＮ１との間に接続される。検波コンデンサ１３は、電圧－Ｕ－Ｖｃｏｓωｔを出力する加算部５０の他方の出力端子と、複数の整流部１１のノードＮ２との間に接続される。検出抵抗１４と平滑コンデンサ１５とは、互いに並列に接続された状態で、複数の整流部１１のノードＮ４に接続される。

【0026】

上記の構成によれば、加算部５０の出力端子の高周波電圧が検波コンデンサ１２または検波コンデンサ１３により検波電流に変換され、複数の整流部１１を流れることにより整流される。整流された電流は、検出抵抗１４を流れることにより検波電圧に変換され、図２の電圧制御部２０にフィードバックされる。

【0027】

（３）比較例および実施例
（ａ）電圧のずれ
図４は、比較例１に係る検波ユニットの構成を示す図である。図４に示すように、比較例に係る検波ユニット１０ａは、複数ではなく１つの整流部１１を含む点を除き、図３の検波ユニット１０と同様の構成を有する。実施例１に係る検波ユニット１０は、並列に接続された２つの整流部１１を含む。実施例２に係る検波ユニット１０は、並列に接続された３つの整流部１１を含む。実施例３に係る検波ユニット１０は、並列に接続された４つの整流部１１を含む。これらの比較例１に係る検波ユニット１０ａおよび実施例１～３に係る検波ユニット１０を用いて、整流部１１の最適な数について検討する。

【0028】

図５は、比較例１および実施例１～３における検波電流に対する電圧の測定結果を示す図である。図５の横軸は検波電流（片振幅）を示し、縦軸は目標電圧に対する高周波電圧のずれを示す。また、図５の横軸には、本例における検波電流に対応する質量電荷比が併記される。検波電流に対応する質量電荷比は、ロッド電極１３１～１３４が内接する仮想的な円筒の半径または高周波電圧の周波数等により異なる。

【0029】

図５に示すように、比較例１においては、検波電流が３０ｍＡ以上の範囲（質量電荷比がおよそ１０００以上の範囲に対応）で電圧のずれが大きくなった。一方、実施例１～３においては、検波電流が０～６０ｍＡの範囲（質量電荷比がおよそ０～２０００の範囲に対応）で電圧のずれがほぼ一定であった。図５の結果から、複数の整流部１１が並列に接続されることにより、整流素子Ｄ１～Ｄ４の直線性が改善されることが確認された。

【0030】

また、電圧のずれが小さいほど、目的とする質量電荷比の最小値を小さくすることができる。ここで、実施例１における電圧のずれは、検波電流が０～４５ｍＡの範囲（質量電荷比がおよそ０～１５００の範囲に対応）では実施例２，３における電圧のずれよりも小さくなった。そのため、検波電流が４５ｍＡ以下である場合には、最適な整流部１１の数は２であることが確認された。

【0031】

一方、実施例１における電圧のずれは、検波電流が４５ｍＡを超えるとわずかに増加する傾向にあった。これに対し、実施例２における電圧のずれは、検波電流が０～６０ｍＡの範囲では実施例３における電圧のずれよりも全体的に小さくなった。そのため、検波電流が６０ｍＡ以下である場合には、最適な整流部１１の数は３であることが確認された。

【0032】

（ｂ）マススペクトル
図６は、比較例１に係る検波ユニット１０ａを用いて測定されたマススペクトルを示す図である。図７は、実施例１に係る検波ユニット１０を用いて測定されたマススペクトルを示す図である。図８は、実施例２に係る検波ユニット１０を用いて測定されたマススペクトルを示す図である。図９は、実施例３に係る検波ユニット１０を用いて測定されたマススペクトルを示す図である。図６～図９の各々においては、複数の特定の質量電荷比近傍のピークが拡大表示されている。複数のピークの拡大率はそれぞれ異なる。

【0033】

比較例１においては、図６に示すように、質量電荷比が１００４．６０よりも大きい範囲でピークの幅が増大している。また、質量電荷比が１８８９．４０近傍のピークは他のピークから分離されていない。実施例１においては、図７に示すように、質量電荷比が１８９３．４０近傍のピークの幅が増大しているが、各ピークが他のピークから分離されている。実施例２，３においては、図８および図９に示すように、全体的に各ピークの幅が増大することなく、各ピークが他のピークから分離されている。

【0034】

図６～図９の結果から、複数の整流部１１が並列に接続されることにより、質量電荷比が比較的大きい範囲においても、各ピークを他のピークから分離することが可能であることが確認された。また、実施例２における質量電荷比の理論値に対するずれは、実施例３における質量電荷比の理論値に対するずれよりも小さい。そのため、並列に接続される整流部１１の数を３にすることにより、ピークの幅の増大を防止しつつ、質量電荷比のずれを低減することが可能であることが確認された。

【0035】

（ｃ）漏れ電流
整流素子Ｄ１～Ｄ４には、整流方向とは逆方向に流れる電流（漏れ電流）が発生する。なお、漏れ電流は、逆電圧印加時における直流的な成分、アノードとカソードと間の接合容量による交流的な成分、および逆回復時間に起因する成分を含む。漏れ電流が大きいほど、整流素子Ｄ１～Ｄ４の非直線性が大きくなると考えられる。その結果、漏れ電流が大きいほど、電圧のずれが大きくなる。また、高周波電圧の温度特性が悪化する。そこで、比較例１および実施例１～３における整流素子Ｄ１～Ｄ４の漏れ電流を推測する。

【0036】

検出抵抗１４に流れる平均電流ｉは、下記式（１）により与えられる。ここで、ｆは、高周波電圧の周波数（ω／２π）であり、例えば１．２ＭＨｚ程度である。Ｃは、検波コンデンサ１２，１３の静電容量であり、例えば３ｐＦ程度である。Ｖは、高周波電圧の振幅（片振幅）であり、例えば最大２０００Ｖ～３０００Ｖ程度である。なお、厳密には、式（１）の平均電流ｉの算出において、高周波電圧の振幅Ｖは、上記の値から整流素子Ｄ１～Ｄ４の順方向電圧（０．６Ｖ程度）を減じた値が用いられる。

【0037】

【数1】

【0038】

整流素子Ｄ１～Ｄ４に流れる平均の漏れ電流Ｉは、下記式（２）により与えられる。ここで、ｖＲは、所定の高周波電圧が印加されたときの電圧のずれである。具体的には、検波電流が６０ｍＡのとき、比較例１および実施例１～３における電圧のずれｖＲは、それぞれ６Ｖ、２．１Ｖ、１．８Ｖおよび２．０Ｖであることが図５から推測される。式（２）における０．６（Ｖ）は、整流素子Ｄ１～Ｄ４の順方向電圧である。

【0039】

【数2】

【0040】

高周波電圧の周波数を１．２ＭＨｚとし、検波コンデンサ１２，１３の静電容量を３ｐＦとして、式（２）から各整流素子Ｄ１～Ｄ４に流れる漏れ電流Ｉを推測した。その結果、図５における、比較例１および実施例１～３における最大の漏れ電流Ｉは、それぞれ７７．７６μＡ、２１．６０μＡ、１７．２８μＡおよび２０．１６μＡとなった。これらの結果から、検波電流が６０ｍＡ以下（質量電荷比がおよそ２０００以下に対応）である場合、並列に接続される整流部１１の数を３にすることにより、整流素子における漏れ電流の直線性を維持し、かつ整流素子に流れる漏れ電流を最小にすることが可能であることが確認された。

【0041】

同様の検討から、検波電流に対する漏れ電流を推測することが可能である。図１０は、検波電流と漏れ電流との関係を示す図である。図１０の横軸は検波電流（片振幅）を示し、縦軸は平均の漏れ電流を示す。また、図１０の横軸には、検波電流に対応する質量電荷比が併記される。図１０に示すように、検波電流が４５ｍＡ以下（質量電荷比がおよそ１５００以下に対応）である場合、並列に接続される整流部１１の数を２にすることにより、整流素子が直線性を示し、かつ整流素子に流れる漏れ電流を最小にすることが可能である。

【0042】

（４）効果
本実施の形態に係る質量分析装置２００においては、各整流部１１の整流素子Ｄ１～Ｄ４の直線動作範囲がそれほど広くない場合でも、複数の整流部１１が電気的に並列に接続されることにより、検波ユニット１０における全体的な直線性が改善される。そのため、広い質量電荷比の範囲にわたって、四重極質量フィルタ１３０による質量分解能が均一となる。これにより、整流素子Ｄ１～Ｄ４の非直線性に起因する質量のずれを防止することが可能になる。

【0043】

検波ユニット１０における整流部１１の数は、特定の質量電荷比の範囲内で整流素子に流れる漏れ電流が直線性を維持するように定められることが好ましい。この場合、整流素子の非直線性に起因する質量のずれを容易に防止することができる。また、検波ユニット１０における整流部１１の数は、整流素子Ｄ１～Ｄ４に流れる漏れ電流が最小になるように定められることがより好ましい。この場合、検波ユニット１０における全体的な直線性をより適切に改善することができる。

【0044】

本実施の形態では、検波電流が６０ｍＡ（質量電荷比がおよそ２０００に対応）である場合には、３つの整流部１１が電気的に並列に接続される。これにより、６０ｍＡ以下の検波電流に対応する質量電荷比の範囲において、検波ユニット１０における全体的な直線性を最適にすることができる。

【0045】

一方、検波電流が４５ｍＡ（質量電荷比がおよそ１５００に対応）である場合には、２つの整流部１１が電気的に並列に接続される。これにより、４５ｍＡ以下検波電流に対応する質量電荷比の範囲において、検波ユニット１０における全体的な直線性を最適にすることができる。

【0046】

（５）他の実施の形態
上記実施の形態において、検波ユニット１０は電源装置１００の内部に設けられるが、実施の形態はこれに限定されない。検波ユニット１０は、電源装置１００の外部に設けられてもよい。

【0047】

また、上記実施の形態において、各整流部１１のノードＮ３が接地端子に接続され、各整流部１１のノードＮ４が検出抵抗１４と平滑コンデンサ１５とに接続されるが、実施の形態はこれに限定されない。各整流部１１のノードＮ４が接地端子に接続され、各整流部１１のノードＮ３が検出抵抗１４と平滑コンデンサ１５とに接続されてもよい。

【0048】

さらに、上記実施の形態において、整流部１１は全波整流回路を構成する４つの整流素子Ｄ１～Ｄ４を含むが、実施の形態はこれに限定されない。整流部１１は半波整流回路を構成する１つの整流素子を含んでもよい。

【0049】

（６）態様
上記の複数の例示的な実施の形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0050】

（第１項）一態様に係る質量分析装置は、
印加された交流電圧に対応する質量電荷比を有するイオンを選択する質量フィルタと、
前記質量フィルタに印加される交流電圧を検波する検波ユニットと、
前記検波ユニットにより検波された交流電圧に基づいて前記質量フィルタに交流電圧を印加する電源装置とを備え、
前記検波ユニットは、各々が整流素子を含む複数の整流部を有し、
前記複数の整流部は、互いに電気的に並列に接続されてもよい。

【0051】

この質量分析装置によれば、各整流部の整流素子の直線動作範囲がそれほど広くない場合でも、複数の整流部が電気的に並列に接続されることにより、検波ユニットにおける全体的な直線性が改善される。そのため、広い質量電荷比の範囲にわたって、質量フィルタによる質量分解能が均一となる。これにより、整流素子の非直線性に起因する質量のずれを防止することが可能になる。

【0052】

（第２項）第１項に記載の質量分析装置において、
前記複数の整流部の各々は、第１の整流素子、第２の整流素子、第３の整流素子および第４の整流素子を含むとともに、第１のノード、第２のノード、第３のノードおよび第４のノードを含み、
前記複数の整流部の各々において、
前記第１の整流素子のカソードおよびアノードは、前記第１のノードおよび前記第３のノードにそれぞれ接続され、
前記第２の整流素子のカソードおよびアノードは、前記第２のノードおよび前記第３のノードにそれぞれ接続され、
前記第３の整流素子のカソードおよびアノードは、前記第４のノードおよび前記第１のノードにそれぞれ接続され、
前記第４の整流素子のカソードおよびアノードは、前記第４のノードおよび前記第２のノードにそれぞれ接続され、
前記複数の整流部の前記第１のノードは、互いに接続され、かつ前記質量フィルタに印加される交流電圧の入力に用いられ、
前記複数の整流部の前記第２のノードは、互いに接続され、かつ前記質量フィルタに印加される交流電圧の入力に用いられ、
前記複数の整流部の前記第３のノードは、互いに接続され、
前記複数の整流部の前記第４のノードは、互いに接続され、
前記第３のノードおよび前記第４のノードの一方は、接地電位に維持され、
前記第３のノードおよび前記第４のノードの他方は、検波された交流電圧の出力に用いられてもよい。

【0053】

この場合、簡単な構成で、検波ユニットにおける全体的な直線性を改善することができる。

【0054】

（第３項）第１項または第２項に記載の質量分析装置において、
前記検波ユニットにおける前記整流部の数は、特定の質量電荷比の範囲内で前記整流素子に流れる漏れ電流が直線性を維持するように定められてもよい。

【0055】

この場合、整流素子の非直線性に起因する質量のずれを容易に防止することができる。

【0056】

（第４項）第３項に記載の質量分析装置において、
前記検波ユニットにおける前記整流部の数は、前記整流素子に流れる漏れ電流が最小になるように定められてもよい。

【0057】

この場合、検波ユニットにおける全体的な直線性をより適切に改善することができる。

【0058】

（第５項）第１項～第４項のいずれか一項に記載の質量分析装置において、
前記検波ユニットは、前記質量フィルタに印加される交流電圧を検波電流に変換して前記複数の整流部に導く検波コンデンサをさらに含み、
前記電源装置は、片振幅６０ｍＡ以下の検波電流に対応する交流電圧を前記質量フィルタに印加し、
前記検波ユニットは、電気的に並列に接続された３つの前記整流部を有してもよい。

【0059】

この場合、片振幅６０ｍＡ以下の検波電流に対応する質量電荷比の範囲において、検波ユニットにおける全体的な直線性を最適にすることができる。

【0060】

（第６項）第１項～第４項のいずれか一項に記載の質量分析装置において、
前記電源装置は、２０００以下の質量電荷比に対応する交流電圧を前記質量フィルタに印加し、
前記検波ユニットは、電気的に並列に接続された３つの前記整流部を有してもよい。

【0061】

この場合、２０００以下の質量電荷比の範囲において、検波ユニットにおける全体的な直線性を最適にすることができる。

【0062】

（第７項）第１項～第４項のいずれか一項に記載の質量分析装置において、
前記検波ユニットは、前記質量フィルタに印加される交流電圧を検波電流に変換して前記複数の整流部に導く検波コンデンサをさらに含み、
前記電源装置は、片振幅４５ｍＡ以下の検波電流に対応する交流電圧を前記質量フィルタに印加し、
前記検波ユニットは、電気的に並列に接続された２つの前記整流部を有してもよい。

【0063】

この場合、片振幅４５ｍＡ以下の検波電流に対応する質量電荷比の範囲において、検波ユニットにおける全体的な直線性を最適にすることができる。

【0064】

（第８項）第１項～第４項のいずれか一項に記載の質量分析装置において、
前記電源装置は、１５００以下の質量電荷比に対応する交流電圧を前記質量フィルタに印加し、
前記検波ユニットは、電気的に並列に接続された２つの前記整流部を有してもよい。

【0065】

この場合、１５００以下の質量電荷比の範囲において、検波ユニットにおける全体的な直線性を最適にすることができる。

【0066】

（第９項）他の態様に係る検波ユニットは、
特定の質量電荷比を有するイオンを選択する質量フィルタに印加される交流電圧を検波する検波ユニットであって、
各々が整流素子を含む複数の整流部を有し、
前記複数の整流部は、互いに電気的に並列に接続されてもよい。

【0067】

この検波ユニットによれば、各整流部の整流素子の直線動作範囲がそれほど広くない場合でも、検波ユニットにおける全体的な直線性が改善される。そのため、広い質量電荷比の範囲にわたって、質量フィルタによる質量分解能が均一となる。これにより、整流素子の非直線性に起因する質量のずれを防止することが可能になる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】