[发明专利]质谱分析装置

说明书

在接通开关电路(4)并断开开关电路(3、17、18)来从负电压产生部(2)对飞行管(5)施加负的直流电压并实施测量的期间中，接通开关电路(15)来通过辅助正电压产生部(11)对电容器(13)进行充电。在将施加电压的极性从负切换为正时，断开开关电路(4)而接通开关电路(17)，从电容器(13)向飞行管(5)供给大电流来将其静电电容迅速地充电为正电位。之后，通过断开开关电路(17)并接通开关电路(3)来从正电压产生部(1)对飞行管(5)施加稳定的正的直流电压。通过像这样在正负极性的切换时迅速地对飞行管(5)的静电电容进行充放电，即使电压产生部(1、2)的最大输出电流存在制约，也能够缩短直至施加稳定的电压为止的上升时间。

技术领域

本发明涉及一种具备高电压电源装置的质谱分析装置，更详细地说涉及一种具备适于对飞行时间质谱分析装置的飞行管等静电电容比较大的容性负载施加直流高电压的高电压电源装置的质谱分析装置。

背景技术

在飞行时间质谱分析装置(以下根据习惯称作“TOFMS”)中，从离子射出部射出源自试样的各种离子，测量该离子在形成于飞行管内的飞行空间中飞行所需的飞行时间。飞行的离子具有与其质荷比m/z相应的速度，因此上述飞行时间与该离子的质荷比相应，能够根据各离子的飞行时间求出质荷比。

例如专利文献1所公开的那样，在TOFMS中，根据作为分析对象的离子的极性，来从能够切换地输出正负两极性的直流高电压的高电压电源装置对飞行管施加极性不同的几kV～十几kV左右的直流高电压。具有以下担忧：在分析执行过程中，如果飞行管的电位发生变动，则离子的飞行距离会发生变动，从而使质量精度或质量分辨率下降。另外，在反射型TOFMS中，也存在飞行管的电位变为用于形成使离子反射的反射电场的反射器的基准电位的情况，在这样的情况下，分析执行过程中的飞行管的电位变动对质量精度造成的影响更大。

因此，要求上述高电压电源装置能够确保电压变动约为几ppm以下的高稳定性并且能够输出几kV～十kV左右的直流高电压。另外，在能够交替地反复实施正离子的测量和负离子的测量的TOFMS中，需要以短周期进行高电压电源装置的输出电压的极性的切换，因此还要求在输出电压的极性切换时尽可能地缩短直至电压变稳定的时间。

图6是以往通常的飞行管用高电压电源装置的概要结构及其动作的说明图。

如图6的(a)所示，该高电压电源装置具备：正电压产生部1，其输出电压值为H[V]的正极性的直流高电压；负电压产生部2，其输出电压值为-H[V]的负极性的直流高电压；正侧开关电路3，其设置于将正电压产生部1与作为负载的飞行管5电连接的线路；以及负侧开关电路4，其设置于将负电压产生部2与飞行管5电连接的线路。一般来讲，开关电路3、4各自包括一个或多个MOSFET作为半导体开关元件。另外，大多利用将考-瓦二氏电路(Cockcroft-Walton circuit)等倍压整流电路多级连接而成的升压电路来作为正电压产生部1和负电压产生部2。直流高电压的电压值±H一般约为±5[kV]～±10[kV]。飞行管5是长度约为1[m]～2[m]的金属制的大致圆筒管，是具有Ca[F]的静电电容的容性负载。

当在TOFMS中为了交替地进行正离子的测量和负离子的测量而交替地切换施加于飞行管5的高电压的正负时，使正侧开关电路3和负侧开关电路4交替地接通和断开。但是，为了避免两个开关电路3、4同时处于接通状态，一般以如下方式控制这些开关电路3、4：在将一个开关电路(例如正侧开关电路3)从接通状态切换为断开状态之后，将另一个开关电路(例如负侧开关电路4)从断开状态切换为接通状态。