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質量分離(2)

U/V比は質量数の関数として、実際の分解能m/Δmではなく、幅Δmが一定になるように制御されています。 これは、分解能が質量数に比例して高くなることを意味します。 質量数に比例して分解能が高くなるとはいえ、十分な精度の四重極ロッドシステムを使用し、 ロッドシステムにイオンを導入するための必要な条件をイオンソースが満たすようにすれば、 質量数の増加に伴うトランスミッションの低下(マスディスクリミネーション)は回避できます。 若干安定性に欠けるイオンは、速度が大きくなりすぎないように、十分な時間をかけて四重極場を通過させる必要があります。 導入条件に関しては、イオンが制限された四重極場を通過できるようにするための下に示すさらなる条件が存在します。

▲ イオンはz軸に平行に、D(直径) = 1/2・r0・(m/Δm)以内の導入アパチャを通じて引き込まれる
▲ 最大導入角ψが、tanψ<11.85・r02/L2を満たしている

上で示した関係から、四重極マスフィルタの品質に関して次のような一般的な結論が導かれます。
四重極マスフィルタの品質は、ロッドの直径(r)を大きくし、ロッド長(L)を長くするほど高くなります(図1、2)。
さらに、ロッドの半径が大きくなるほど幾何学的精度(製造公差とQMSを動作させるためのアサインメント)の条件を満たすことが容易になります。

ただし、このようにして高品質を追求することによって、アナライザが大きなスペースを必要としたり、 作動圧力を良くしたり、HFジェネレータの電力定格を上げたりと、といったデメリットが伴い、そのためにさまざまな努力が必要になります。

HFジェネレータで必要とされる電力定格Nは、次の式で表されます。

N = Constant・C・Mmax・r4・f5


上記で、Cは導線を含めたロッドシステムのキャパシタンス、Mmaxは最大質量数です。 Nは、周波数とロッドの半径に比例して増加します。
図3に示したのは、このカタログで説明した質量分析計のロッドシステムです。

図1 5x10-6mbarでの空気スペクトル
上図: ロッド直径=8mm, 長さ=200mm, RF周波数=2.25MHz
下図: ロッド直径=6mm, 長さ=100mm, RF周波数=2.00MHz

図2 Prisma用各RFジェネレーターによって得られた空気スペクトル

図3 ロッドシステム(各直径:16mm, 8mm, 6mm)


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