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KR102424020B1 - Mass spectrometer - Google Patents

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KR102424020B1
KR102424020B1 KR1020200164346A KR20200164346A KR102424020B1 KR 102424020 B1 KR102424020 B1 KR 102424020B1 KR 1020200164346 A KR1020200164346 A KR 1020200164346A KR 20200164346 A KR20200164346 A KR 20200164346A KR 102424020 B1 KR102424020 B1 KR 102424020B1
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lens
guiding
unit
guiding lens
extraction
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KR1020200164346A
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강성원
이훈
정윤진
우주
이남석
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영인에이스 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 시료 도입부, 상기 시료 도입부와 연결되며, 상기 시료 도입부로부터 도입된 시료를 이온화시키는 이온화부, 상기 이온화부에 인접하는 추출 렌즈 및 상기 추출 렌즈로부터 추출된 이온 빔을 가이딩하는 제1 가이딩 렌즈 및 제2 가이딩 렌즈를 포함하는 이온 렌즈부, 상기 이온 렌즈부에 의해 가이딩된 상기 이온 빔을 검출하는 검출부를 포함하되, 상기 제1 가이딩 렌즈의 중심축과 상기 제2 가이딩 렌즈의 중심축은 서로 이격되는 질량 분석기를 제공한다.The present invention provides a sample introduction unit, an ionization unit connected to the sample introduction unit and ionizing the sample introduced from the sample introduction unit, an extraction lens adjacent to the ionization unit, and a first guy guiding an ion beam extracted from the extraction lens An ion lens unit including a guiding lens and a second guiding lens, and a detector for detecting the ion beam guided by the ion lens unit, wherein the central axis of the first guiding lens and the second guiding The central axes of the lenses provide the mass spectrometers spaced apart from each other.

Figure R1020200164346
Figure R1020200164346

Description

질량 분석기{MASS SPECTROMETER}Mass spectrometer {MASS SPECTROMETER}

본 발명은 질량 분석기에 관한 것으로, 보다 구체적으로 중심축이 서로 이격된 가이딩 렌즈들을 포함하는 질량 분석기에 관한 것이다.The present invention relates to a mass spectrometer, and more particularly, to a mass spectrometer including guiding lenses having central axes spaced apart from each other.

미세먼지 등을 포함하는 대기 및 수질의 오염이 가속화됨에 따라, 이를 측정 및 분석할 수 있는 방법이 요구되고 있다. 이러한 측정 및 분석을 위해 질량 분석기(mass spectrometer)가 사용될 수 있다.As air and water pollution, including fine dust, is accelerating, a method for measuring and analyzing it is required. A mass spectrometer may be used for such measurement and analysis.

질량 분석기는 질량 분석으로 화학 작용제 등을 식별 또는 분석하는 기기이다. 이러한 질량 분석기는 물질의 질량을 질량 대 전하의 비(mass-to-charge ratio)로 측정하여 시료의 구성성분을 분석할 수 있다. 질량 분석기 내에서 다양한 방법을 사용하여 시료가 이온화될 수 있다. 이온화된 시료는 전기장 및/또는 자기장을 지나면서 가속화될 수 있다. 즉, 이온화된 시료의 일부 또는 전부는 전기장 및/또는 자기장 등에 의해 경로가 휘어질 수 있다. 검출기는 이온화된 시료를 검출할 수 있다.A mass spectrometer is an instrument for identifying or analyzing a chemical agent or the like by mass spectrometry. Such a mass spectrometer may measure the mass of the material as a mass-to-charge ratio to analyze the composition of the sample. A sample may be ionized using a variety of methods within the mass spectrometer. The ionized sample may be accelerated by passing through an electric and/or magnetic field. That is, some or all of the ionized sample may have a path bent by an electric field and/or a magnetic field. The detector may detect the ionized sample.

본 발명의 일 기술적 과제는 측정의 정확도가 향상된 질량 분석기를 제공하는데 있다.One technical object of the present invention is to provide a mass spectrometer with improved measurement accuracy.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.

상술한 기술적 과제들을 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 질량 분석기는 시료 도입부, 상기 시료 도입부와 연결되며, 상기 시료 도입부로부터 도입된 시료를 이온화시키는 이온화부, 상기 이온화부에 인접하는 추출 렌즈 및 상기 추출 렌즈로부터 추출된 이온 빔을 가이딩하는 제1 가이딩 렌즈 및 제2 가이딩 렌즈를 포함하는 이온 렌즈부, 상기 이온 렌즈부에 의해 가이딩된 상기 이온 빔을 검출하는 검출부를 포함하되, 상기 제1 가이딩 렌즈의 중심축과 상기 제2 가이딩 렌즈의 중심축은 서로 이격될 수 있다.In order to solve the above technical problems, the mass spectrometer according to an embodiment of the present invention includes a sample introduction unit, an ionizer connected to the sample introduction unit, and an ionization unit for ionizing a sample introduced from the sample introduction unit, an extraction lens adjacent to the ionization unit, and An ion lens unit including a first guiding lens and a second guiding lens for guiding the ion beam extracted from the extraction lens, and a detector for detecting the ion beam guided by the ion lens unit, A central axis of the first guiding lens and a central axis of the second guiding lens may be spaced apart from each other.

상기 이온화부 및 상기 이온 렌즈부 사이의 인터페이스부, 및 상기 이온 렌즈부 및 상기 검출부 사이의 질량 분리부를 더 포함할 수 있다.It may further include an interface between the ionization unit and the ion lens unit, and a mass separation unit between the ion lens unit and the detection unit.

상기 추출 렌즈는 제1 추출 렌즈 및 제2 추출 렌즈를 포함하고, 상기 제1 추출 렌즈 및 상기 제2 추출 렌즈는 각각 중심축이 상기 제1 가이딩 렌즈의 중심축과 일치하도록 배치될 수 있다.The extraction lens may include a first extraction lens and a second extraction lens, and the first extraction lens and the second extraction lens may each be arranged such that a central axis coincides with a central axis of the first guiding lens.

상기 제1 추출 렌즈 및 상기 제2 추출 렌즈는 각각 전면 개구의 직경이 후면 개구의 직경보다 작은 콘 형상을 가질 수 있다.The first extraction lens and the second extraction lens may each have a cone shape in which a diameter of a front opening is smaller than a diameter of a rear opening.

상기 제2 추출 렌즈의 적어도 일부는 상기 제1 추출 렌즈의 내부에 위치할 수 있다.At least a portion of the second extraction lens may be located inside the first extraction lens.

상기 이온 렌즈부는 제2 가이딩 렌즈와 인접하는 제3 가이딩 렌즈를 더 포함하고, 상기 제3 가이딩 렌즈는 중심축이 상기 제2 가이딩 렌즈의 중심축과 일치하도록 배치될 수 있다.The ion lens unit may further include a third guiding lens adjacent to the second guiding lens, and the third guiding lens may be disposed such that a central axis thereof coincides with a central axis of the second guiding lens.

상기 이온 렌즈부는 제2 가이딩 렌즈와 인접하는 제3 가이딩 렌즈 및 제4 가이딩 렌즈를 더 포함하고, 상기 제3 가이딩 렌즈 및 상기 제4 가이딩 렌즈는 각각 중심축이 상기 제2 가이딩 렌즈의 중심축과 일치하도록 배치될 수 있다.The ion lens unit further includes a third guiding lens and a fourth guiding lens adjacent to the second guiding lens, wherein each of the third guiding lens and the fourth guiding lens has a central axis of the second guiding lens. It may be arranged to coincide with the central axis of the ding lens.

상기 제3 가이딩 렌즈 및 상기 제4 가이딩 렌즈는 각각 평판으로부터 동일한 방향으로 속이 빈 기둥 형상이 돌출된 구조를 가질 수 있다.Each of the third guiding lens and the fourth guiding lens may have a structure in which a hollow columnar shape protrudes from a flat plate in the same direction.

상기 제3 가이딩 렌즈 및 상기 제4 가이딩 렌즈는 각각 평판으로부터 서로 반대 방향으로 속이 빈 기둥 형상이 돌출된 구조를 가질 수 있다.Each of the third guiding lens and the fourth guiding lens may have a structure in which a hollow columnar shape protrudes from a flat plate in opposite directions.

상기 제1 가이딩 렌즈는 제1 부분 및 상기 제1 부분과 연결되어 일체를 이루는 제2 부분을 포함하고, 상기 제2 가이딩 렌즈는 상기 제1 가이딩 렌즈의 상기 제2 부분 아래에 제공될 수 있다.The first guiding lens may include a first part and a second part connected to the first part to form an integral body, and the second guiding lens may be provided under the second part of the first guiding lens. can

상기 제1 가이딩 렌즈의 상기 제1 부분은 속이 빈 기둥 형상을 갖고, 상기 제1 가이딩 렌즈의 상기 제2 부분은 속이 빈 기둥 형상을 그의 중심축을 포함하는 평면으로 자른 형상을 갖고, 상기 제2 부분의 하부는 외부로 노출되고, 상기 제2 부분의 상부는 외부로부터 차단될 수 있다.The first portion of the first guiding lens has a hollow columnar shape, and the second portion of the first guiding lens has a hollow columnar shape cut by a plane including its central axis, and the second A lower portion of the second portion may be exposed to the outside, and an upper portion of the second portion may be blocked from the outside.

상기 제2 가이딩 렌즈는 상기 제1 가이딩 렌즈의 상기 제1 부분과 서로 이격되고, 상기 제2 가이딩 렌즈의 상부는 외부로 노출되고, 상기 제2 가이딩 렌즈의 하부는 외부로부터 차단될 수 있다.The second guiding lens is spaced apart from the first portion of the first guiding lens, an upper portion of the second guiding lens is exposed to the outside, and a lower portion of the second guiding lens is blocked from the outside. can

상기 시료 도입부는 액체 상태의 시료를 에어로졸(aerosol) 상태로 바꾸는 네뷸라이저, 및 상기 네뷸라이저와 연결되며, 온도 제어를 통해 상대적으로 크기가 작은 에어로졸만이 상기 이온화부로 이동할 수 있도록 에어로졸의 흐름을 제어하는 스프레이 챔버를 포함할 수 있다.The sample introduction unit is connected to a nebulizer that converts a liquid sample into an aerosol state, and the nebulizer, and controls the flow of the aerosol so that only a relatively small aerosol can move to the ionization unit through temperature control. It may include a spray chamber that does.

상기 이온화부는 상기 시료 도입부의 상기 스프레이 챔버와 연결되고, 가장 안쪽에 배치되는 제1 튜브, 단부가 상기 이온 렌즈부를 향하고, 가장 바깥쪽에 배치되는 제3 튜브, 상기 제1 튜브 및 상기 제3 튜브 사이에 배치되는 제2 튜브, 및 상기 제3 튜브의 외부를 감싸는 나선 형상을 갖는 유도 코일을 포함할 수 있다.The ionization unit is connected to the spray chamber of the sample introduction unit, the innermost first tube, the end faces the ion lens unit, the third tube is disposed at the outermost, between the first tube and the third tube It may include a second tube disposed in, and an induction coil having a spiral shape surrounding the outside of the third tube.

상기 제1 가이딩 렌즈 및 상기 제2 가이딩 렌즈는 각각 전압 인가부들과 연결되고, 상기 제1 및 제2 가이딩 렌즈들은 상기 전압 인가부들에 인가되는 전압에 의해 상기 이온 빔의 경로를 제어할 수 있다.The first guiding lens and the second guiding lens are respectively connected to voltage applying units, and the first and second guiding lenses control the path of the ion beam by the voltage applied to the voltage applying units. can

상기 전압 인가부들에 인가되는 전압은 -300 V 내지 +300 V 범위에서 선택될 수 있다.The voltage applied to the voltage applying units may be selected in the range of -300 V to +300 V.

본 발명의 실시예들에 따른 질량 분석기는 중심축이 서로 이격된 가이딩 렌즈들을 통해 포톤, 중성 입자 등을 차단하고 분석 대상이 되는 이온들의 경로를 제어할 수 있어서, 측정의 정확도가 향상될 수 있다.The mass spectrometer according to the embodiments of the present invention can block photons, neutral particles, etc. through guiding lenses whose central axes are spaced apart from each other and control the path of ions to be analyzed, so that the accuracy of measurement can be improved. have.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 질량 분석기를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2, 도 4 및 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 질량 분석기의 이온 렌즈부를 설명하기 위한 확대도들로, 각각 도 1의 A 부분에 대응된다.
도 3, 도 5 및 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 질량 분석기의 이온 렌즈부 내에서의 이온 빔의 경로를 설명하기 위한 시뮬레이션 그림들이다.
1 is a conceptual diagram for explaining a mass spectrometer according to embodiments of the present invention.
2, 4, and 6 are enlarged views for explaining an ion lens unit of a mass spectrometer according to embodiments of the present invention, and each corresponds to a portion A of FIG. 1 .
3, 5, and 7 are simulation diagrams for explaining a path of an ion beam in an ion lens unit of a mass spectrometer according to embodiments of the present invention.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms and various modifications and changes may be made. However, it is provided so that the disclosure of the present invention is complete through the description of the present embodiment, and to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, the scope of the invention. In the accompanying drawings, the components are enlarged in size than the actual size for convenience of description, and the ratio of each component may be exaggerated or reduced.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 명세서에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. Also, unless otherwise defined, terms used herein may be interpreted as meanings commonly known to those of ordinary skill in the art.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular also includes the plural, unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements mentioned. or addition is not excluded.

본 명세서에서 어떤 층이 다른 층 '상(上)에' 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 상면에 직접 형성되거나 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.When a layer is referred to herein as being 'on' another layer, it may be formed directly on top of the other layer, or a third layer may be interposed therebetween.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 영역, 층 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 층이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 층을 다른 영역 또는 층과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에서 제1 부분으로 언급된 부분이 다른 실시예에서는 제2 부분으로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Although terms such as first and second are used herein to describe various regions, layers, and the like, these regions and layers should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one region or layer from another. Accordingly, a part referred to as the first part in one embodiment may be referred to as the second part in another embodiment. The embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof. Parts indicated with like reference numerals throughout the specification indicate like elements.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 질량 분석기의 실시예들에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the mass spectrometer according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 질량 분석기를 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a mass spectrometer according to embodiments of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 질량 분석기는 시료 도입부(10), 이온화부(20), 인터페이스부(30), 이온 렌즈부(40), 반응부(50), 질량 분리부(60) 및 검출부(70)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 질량 분석기는 유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma; ICP)를 이용하는 질량 분석기인 것으로 도시 및 설명되었으나, 이는 예시적인 것일 뿐 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 본 발명에 따른 질량 분석기는 이하에서 도시 및 설명하는 이온 렌즈부(40)를 포함하는 다양한 방식의 질량 분석기일 수 있다.Referring to FIG. 1 , the mass spectrometer according to the present invention includes a sample introduction unit 10 , an ionization unit 20 , an interface unit 30 , an ion lens unit 40 , a reaction unit 50 , and a mass separation unit 60 . and a detection unit 70 . Although the mass spectrometer according to the present invention has been illustrated and described as being a mass spectrometer using an inductively coupled plasma (ICP), this is merely exemplary and the present invention is not limited thereto. It may be a mass spectrometer of various types including the ion lens unit 40 shown and described.

시료 도입부(10)는 네뷸라이저(110) 및 스프레이 챔버(120)를 포함할 수 있다. 네뷸라이저(110)는 액체 상태의 시료를 에어로졸(aerosol) 상태로 바꾸어 스프레이 챔버(120) 내부로 주입할 수 있다. 스프레이 챔버(120)는 네뷸라이저(110)와 연결될 수 있다. 스프레이 챔버(120)는 시료의 변동을 줄이고, 후술하는 이온화부(20)로 이동하는 시료의 크기 및 양을 일정하게 할 수 있다. 구체적으로, 스프레이 챔버(120)는 온도 제어를 통해 상대적으로 크기가 큰 에어로졸을 제거하고 상대적으로 크기가 작은 에어로졸만이 이온화부(20)로 이동할 수 있도록 에어로졸의 흐름을 제어할 수 있다. 도시되지 않았으나, 적어도 하나의 가스 공급관을 통해 네뷸라이저(110) 및/또는 스프레이 챔버(120)에 캐리어 가스(carrier gas)가 공급될 수 있다. 캐리어 가스는 시료가 플라즈마(P)로 도입되도록 할 수 있다.The sample introduction unit 10 may include a nebulizer 110 and a spray chamber 120 . The nebulizer 110 may change a sample in a liquid state into an aerosol state and inject it into the spray chamber 120 . The spray chamber 120 may be connected to the nebulizer 110 . The spray chamber 120 may reduce fluctuations in the sample and make the size and amount of the sample moving to the ionization unit 20 to be described later constant. Specifically, the spray chamber 120 may control the flow of the aerosol so that a relatively large aerosol is removed through temperature control and only a relatively small aerosol moves to the ionization unit 20 . Although not shown, a carrier gas may be supplied to the nebulizer 110 and/or the spray chamber 120 through at least one gas supply pipe. The carrier gas may cause the sample to be introduced into the plasma P.

이온화부(20)는 시료 도입부(10)와 연결될 수 있다. 이온화부(20)는, 예를 들어, 플라즈마 토치(plasma torch)로 지칭될 수 있다. 이온화부(20)는 제1 튜브(201), 제2 튜브(202), 제3 튜브(203) 및 유도 코일(220)을 포함할 수 있다.The ionization unit 20 may be connected to the sample introduction unit 10 . The ionizer 20 may be referred to as, for example, a plasma torch. The ionizer 20 may include a first tube 201 , a second tube 202 , a third tube 203 , and an induction coil 220 .

제1 튜브(201)는 시료 도입부(10)의 스프레이 챔버(120)와 연결될 수 있고, 이온화부(20)의 가장 안쪽에 배치될 수 있다. 제3 튜브(203)는 이온화부(20)의 가장 바깥쪽에 배치될 수 있고, 제2 튜브(202)는 제1 튜브(201)와 제3 튜브(203) 사이에 배치될 수 있다. 제2 튜브(202) 및 제3 튜브(203)는 각각 제1 가스 공급관(212) 및 제2 가스 공급관(213)과 연결될 수 있다. 제1 내지 제3 튜브들(201, 202, 203)은 각각 제1 방향(D1)으로 연장되는 속이 빈 기둥 형상을 가질 수 있다. 제1 내지 제3 튜브들(201, 202, 203)은, 제1 방향(D1)과 직교하는 평면으로 자른 단면적 관점에서, 중심축들이 서로 일치하는 동심원 형상을 가질 수 있다. 제1 내지 제3 튜브들(201, 202, 203)은, 예를 들어, 석영(Quartz), 알루미나(Alumina), 플래티넘(Platinum) 또는 사파이어(Sapphire)로 이루어질 수 있다.The first tube 201 may be connected to the spray chamber 120 of the sample introduction unit 10 , and may be disposed at the innermost side of the ionization unit 20 . The third tube 203 may be disposed on the outermost side of the ionizer 20 , and the second tube 202 may be disposed between the first tube 201 and the third tube 203 . The second tube 202 and the third tube 203 may be connected to the first gas supply pipe 212 and the second gas supply pipe 213 , respectively. The first to third tubes 201 , 202 , and 203 may each have a hollow column shape extending in the first direction D1 . The first to third tubes 201 , 202 , and 203 may have a concentric circle shape in which central axes coincide with each other in view of a cross-sectional area cut in a plane perpendicular to the first direction D1 . The first to third tubes 201 , 202 , and 203 may be made of, for example, quartz, alumina, platinum, or sapphire.

제1 튜브(201)를 통해 시료 및 캐리어 가스가 이동할 수 있고, 제1 가스 공급관(212) 및 제2 튜브(202)를 통해 보조 가스(auxiliary gas)가 이동할 수 있으며, 제2 가스 공급관(213) 및 제3 튜브(203)를 통해 냉각 가스(coolant gas)가 이동할 수 있다. 보조 가스는 플라즈마(P)와의 접촉으로 제1 및 제2 튜브들(201, 202)의 단부가 손상되는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다. 냉각 가스는 플라즈마(P)와의 접촉으로 제3 튜브(203)의 내벽이 손상되는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다. 캐리어 가스, 보조 가스 및 냉각 가스는, 예를 들어, 아르곤(Ar)을 포함할 수 있다.The sample and carrier gas may move through the first tube 201 , and auxiliary gas may move through the first gas supply pipe 212 and the second tube 202 , and the second gas supply pipe 213 . ) and the third tube 203 may move a coolant gas. The auxiliary gas may prevent or minimize damage to the ends of the first and second tubes 201 and 202 due to contact with the plasma P. The cooling gas may prevent or minimize damage to the inner wall of the third tube 203 in contact with the plasma P. The carrier gas, auxiliary gas, and cooling gas may include, for example, argon (Ar).

유도 코일(220)은, 예를 들어, 제3 튜브(203) 외부를 적어도 2회 이상 감싸는 나선 형상을 가질 수 있다. 유도 코일(220)은 이온화부(20) 내부에 시간적으로 변화하는 강한 전자기장을 생성할 수 있다. 유도 코일(220)에 의해 생성된 전자기장은 내부의 가스를 방전시켜 플라즈마(P)를 생성할 수 있다. 고온의 플라즈마(P)는 시료 도입부(10)로부터 도입된 에어로졸 상태의 시료를 이온화시킬 수 있다.The induction coil 220 may have, for example, a spiral shape that surrounds the outside of the third tube 203 at least twice or more. The induction coil 220 may generate a strong electromagnetic field that changes with time inside the ionizer 20 . The electromagnetic field generated by the induction coil 220 may generate the plasma P by discharging the gas therein. The high-temperature plasma P may ionize the sample in an aerosol state introduced from the sample introduction unit 10 .

도시되지 않았으나, 이온화부(20)는 유도 코일(220)과 연결되는 고전력의 RF 전원 및 유도 코일(220)과 제3 튜브(203)의 외벽 사이의 차폐판을 더 포함할 수 있다.Although not shown, the ionizer 20 may further include a high-power RF power source connected to the induction coil 220 and a shielding plate between the induction coil 220 and the outer wall of the third tube 203 .

인터페이스부(30)는 이온화부(20)에서 생성된 플라즈마(P)로부터 이온화된 시료를 이온 빔의 형태로 추출할 수 있다. 인터페이스부(30)는 제1 방향(D1)으로 이온화부(20)에 인접할 수 있다. 인터페이스부(30)는 챔버(CH)에 연결될 수 있다. 인터페이스부(30)는 이온화부(20) 및 챔버(CH) 사이에 제공될 수 있다. 도시되지 않았으나, 인터페이스부(30)는 이온 빔을 추출하는 샘플러 콘(sampler cone) 및 스키머 콘(skimmer cone)을 포함할 수 있다. 샘플러 콘 및 스키머 콘은, 예를 들어, 제1 방향(D1)으로 갈수록 제2 방향(D2)으로의 폭이 커지는 콘 형상을 가질 수 있다.The interface unit 30 may extract an ionized sample in the form of an ion beam from the plasma P generated by the ionizer 20 . The interface unit 30 may be adjacent to the ionization unit 20 in the first direction D1 . The interface unit 30 may be connected to the chamber CH. The interface unit 30 may be provided between the ionizer 20 and the chamber CH. Although not shown, the interface unit 30 may include a sampler cone and a skimmer cone for extracting an ion beam. The sampler cone and the skimmer cone, for example, may have a cone shape in which the width in the second direction D2 increases toward the first direction D1.

챔버(CH)의 내부에 이온 렌즈부(40), 반응부(50), 질량 분리부(60) 및 검출부(70)가 제공될 수 있다. 챔버(CH)의 내부는 진공 상태로 유지될 수 있다. 이온 렌즈부(40), 반응부(50), 질량 분리부(60) 및 검출부(70) 중 적어도 하나 이상은, 예를 들어, 챔버(CH) 내부의 서브-챔버들 내에 제공될 수 있고, 서브-챔버들은 챔버(CH)의 내부와 다른 진공 상태로 유지될 수 있다. 이온 렌즈부(40), 반응부(50), 질량 분리부(60) 및 검출부(70)는, 예를 들어, 제1 방향(D1)을 따라 배열될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.An ion lens unit 40 , a reaction unit 50 , a mass separation unit 60 , and a detection unit 70 may be provided in the chamber CH. The interior of the chamber CH may be maintained in a vacuum state. At least one or more of the ion lens unit 40, the reaction unit 50, the mass separation unit 60, and the detection unit 70 may be provided in, for example, sub-chambers inside the chamber CH, The sub-chambers may be maintained in a vacuum state different from the inside of the chamber CH. The ion lens unit 40 , the reaction unit 50 , the mass separation unit 60 , and the detection unit 70 may be arranged, for example, along the first direction D1 , but the present invention is not limited thereto. .

이온 렌즈부(40)는 인터페이스부(30) 및 반응부(50) 사이에 제공될 수 있다. 이온 렌즈부(40)는 적어도 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있고, 하나 이상의 렌즈를 통해 포톤, 중성 입자 등을 차단하고 분석 대상이 되는 이온들의 경로를 제어할 수 있다. 이하에서, 도 2 내지 도 7을 참조하여 이온 렌즈부(40)의 세부 구성에 대하여 상세히 설명한다.The ion lens unit 40 may be provided between the interface unit 30 and the reaction unit 50 . The ion lens unit 40 may include at least one lens, and may block photons, neutral particles, etc. through the one or more lenses and control the path of ions to be analyzed. Hereinafter, a detailed configuration of the ion lens unit 40 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 7 .

반응부(50)는 이온 렌즈부(40) 및 질량 분리부(60) 사이에 제공될 수 있다. 반응부(50)는 충돌/반응 셀(collision/reaction cell)로 지칭될 수 있다. 도시되지 않았으나, 적어도 하나의 가스 공급관을 통해 반응부(50)에 충돌/반응 가스가 공급될 수 있다. 충돌/반응 가스는 반응부(50) 내부의 다양한 이온들과 충돌할 수 있고, 방해 이온들(예를 들어, 40Ar, 40Ar16O, 38ArH 등)을 비방해종으로 변환시키거나 분석 대상이 되는 이온들을 다른 질량을 갖는 이온들로 변환시킬 수 있다.The reaction unit 50 may be provided between the ion lens unit 40 and the mass separation unit 60 . The reaction unit 50 may be referred to as a collision/reaction cell. Although not shown, the collision/reaction gas may be supplied to the reaction unit 50 through at least one gas supply pipe. The collision/reaction gas may collide with various ions inside the reaction unit 50 , and convert or analyze interfering ions (eg, 40 Ar, 40 Ar 16 O, 38 ArH, etc.) into non-interfering species. Target ions can be converted into ions with different masses.

질량 분리부(60)는 반응부(50) 및 검출부(70) 사이에 제공될 수 있다. 질량 분리부(60)는, 예를 들어, 사중극자(quadrupole) 방식, 이중 집속 자기 섹터(double focusing magnetic sector) 방식 또는 비행시간(time-of-flight) 방식을 이용할 수 있고, 이온들을 질량 대 전하 비(m/z)에 따라 분리할 수 있다. 도시된 바와 달리, 이온 렌즈부(40) 및 반응부(50) 사이에 또 다른 질량 분리부(60)가 추가로 제공될 수 있다.The mass separation unit 60 may be provided between the reaction unit 50 and the detection unit 70 . The mass separation unit 60 may use, for example, a quadrupole method, a double focusing magnetic sector method, or a time-of-flight method, and separates ions by mass It can be separated according to the charge ratio (m/z). Unlike the illustration, another mass separation unit 60 may be additionally provided between the ion lens unit 40 and the reaction unit 50 .

검출부(70)는 질량 분리부(60)의 말단과 인접할 수 있고, 질량 분리부(60)에서 분리된, 분석 대상이 되는 이온들의 질량 스펙트럼을 검출할 수 있다. 검출부(70)는, 예를 들어, 채널 전자 증배기(channel electron multiplier), 패러데이 컵(Faraday cup) 또는 이산 다이노드 전자 증배기(discrete dynode electron multiplier)를 이용할 수 있다.The detection unit 70 may be adjacent to an end of the mass separation unit 60 , and may detect a mass spectrum of ions to be analyzed separated by the mass separation unit 60 . The detection unit 70 may use, for example, a channel electron multiplier, a Faraday cup, or a discrete dynode electron multiplier.

도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 질량 분석기의 이온 렌즈부를 설명하기 위한 확대도로, 도 1의 A 부분에 대응된다. 도 3은 도 2의 이온 렌즈부 내에서의 이온 빔의 경로를 설명하기 위한 시뮬레이션 그림이다.FIG. 2 is an enlarged view for explaining an ion lens unit of a mass spectrometer according to embodiments of the present invention, and corresponds to part A of FIG. 1 . FIG. 3 is a simulation diagram for explaining a path of an ion beam within the ion lens unit of FIG. 2 .

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 질량 분석기의 이온 렌즈부(40, 도 1 참조)는 제1 추출 렌즈(EL1), 제2 추출 렌즈(EL2), 제1 가이딩 렌즈(GL1), 제2 가이딩 렌즈(GL2) 및 제3 가이딩 렌즈(GL3)를 포함할 수 있다. 제1 추출 렌즈(EL1), 제2 추출 렌즈(EL2), 제1 가이딩 렌즈(GL1), 제2 가이딩 렌즈(GL2) 및 제3 가이딩 렌즈(GL3)는 제1 방향(D1)을 따라 배열될 수 있다. 이때, 추출 렌즈들(EL1, EL2) 및 가이딩 렌즈들(GL1, GL2, GL3)의 개수는 예시적인 것일 뿐이고, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.2 and 3 , the ion lens unit 40 (refer to FIG. 1 ) of the mass spectrometer according to the present invention includes a first extraction lens EL1, a second extraction lens EL2, and a first guiding lens GL1. ), a second guiding lens GL2 and a third guiding lens GL3 may be included. The first extraction lens EL1, the second extraction lens EL2, the first guiding lens GL1, the second guiding lens GL2, and the third guiding lens GL3 move in the first direction D1. can be arranged accordingly. In this case, the number of the extraction lenses EL1 and EL2 and the guiding lenses GL1 , GL2 and GL3 is merely exemplary, and the present invention is not limited thereto.

제1 및 제2 추출 렌즈들(EL1, EL2)은 이온화부(20, 도 1 참조) 및 인터페이스부(30, 도 1 참조)에 인접하게 배치될 수 있다. 제1 및 제2 추출 렌즈들(EL1, EL2)은, 예를 들어, 제1 방향(D1)으로 갈수록 제2 방향(D2)으로의 폭이 커지는 콘 형상을 가질 수 있다. 제1 및 제2 추출 렌즈들(EL1, EL2) 각각은 전면 및 후면에 개구들을 가질 수 있다. 이하에서, 전면은 이온화부(20, 도 1 참조) 및 인터페이스부(30, 도 1 참조)를 향하는 방향(즉, 제1 방향(D1)의 반대 방향)을 향하는 면을 의미하고, 후면은 반응부(50, 도 1 참조)를 향하는 방향(즉, 제1 방향(D1))을 향하는 면을 의미한다. 제1 및 제2 추출 렌즈들(EL1, EL2) 각각에서, 전면 개구의 직경은 후면 개구의 직경보다 작을 수 있다.The first and second extraction lenses EL1 and EL2 may be disposed adjacent to the ionization unit 20 (refer to FIG. 1 ) and the interface unit 30 (refer to FIG. 1 ). The first and second extraction lenses EL1 and EL2 may have, for example, a cone shape in which a width in the second direction D2 increases in the first direction D1. Each of the first and second extraction lenses EL1 and EL2 may have openings in front and rear surfaces. Hereinafter, the front means a surface facing the ionization unit 20 (refer to FIG. 1) and the interface unit 30 (refer to FIG. 1) (that is, the opposite direction to the first direction D1), and the rear is the reaction It means a surface facing the direction (ie, the first direction D1) toward the portion 50 (refer to FIG. 1). In each of the first and second extraction lenses EL1 and EL2 , the diameter of the front opening may be smaller than the diameter of the rear opening.

제2 추출 렌즈(EL2)의 적어도 일부는, 예를 들어, 제1 추출 렌즈(EL1)의 내부에 위치할 수 있다. 다시 말하면, 제2 추출 렌즈(EL2)의 적어도 일부는 제1 추출 렌즈(EL1)와 제2 방향(D2)으로 중첩될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 제1 추출 렌즈(EL1) 및 제2 추출 렌즈(EL2)는 서로 제2 방향(D2)으로 중첩되지 않을 수 있고, 제1 추출 렌즈(EL1)의 후면과 제2 추출 렌즈(EL2)의 전면은 서로 제1 방향(D1)으로 이격될 수도 있다.At least a portion of the second extraction lens EL2 may be located inside the first extraction lens EL1, for example. In other words, at least a portion of the second extraction lens EL2 may overlap the first extraction lens EL1 in the second direction D2 . However, the present invention is not limited thereto, and the first extraction lens EL1 and the second extraction lens EL2 may not overlap each other in the second direction D2, and the rear surface of the first extraction lens EL1 and the The front surfaces of the second extraction lens EL2 may be spaced apart from each other in the first direction D1 .

제1 및 제2 추출 렌즈들(EL1, EL2)에 제1 전압 인가부들(V11, V12)이 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 전압 인가부들(V11, V12)은 제1 추출 렌즈(EL1)의 상부 및 제2 추출 렌즈(EL2)의 하부에 각각 연결될 수 있다. 제1 전압 인가부들(V11, V12)에 인가된 전압에 의해 제1 및 제2 추출 렌즈들(EL1, EL2)은 이온화부(20, 도 1 참조) 및 인터페이스부(30, 도 1 참조)를 통과한 이온 빔(IB)을 추출할 수 있다.The first voltage applying units V11 and V12 may be respectively connected to the first and second extraction lenses EL1 and EL2. For example, the first voltage applying units V11 and V12 may be respectively connected to an upper portion of the first extraction lens EL1 and a lower portion of the second extraction lens EL2 . The first and second extraction lenses EL1 and EL2 by the voltage applied to the first voltage applying units V11 and V12 connect the ionization unit 20 (refer to FIG. 1) and the interface unit 30 (refer to FIG. 1). The passed ion beam IB can be extracted.

제3 가이딩 렌즈(GL3)는 반응부(50, 도 1 참조)에 인접하게 배치될 수 있다. 제3 가이딩 렌즈(GL3)는 속이 빈 기둥 형상(예를 들어, 속이 빈 원기둥 형상)을 가질 수 있다. 구체적으로, 제3 가이딩 렌즈(GL3)는 하나의 평판으로부터 양쪽(제1 방향(D1) 및 제1 방향(D1)의 반대 방향)으로 속이 빈 기둥 형상들이 돌출된 구조를 가질 수 있다. 제3 가이딩 렌즈(GL3)에 제3 전압 인가부(V3)가 연결될 수 있다.The third guiding lens GL3 may be disposed adjacent to the reaction unit 50 (refer to FIG. 1 ). The third guiding lens GL3 may have a hollow columnar shape (eg, a hollow cylindrical shape). Specifically, the third guiding lens GL3 may have a structure in which hollow columnar shapes protrude from one flat plate in both directions (the first direction D1 and the direction opposite to the first direction D1 ). The third voltage applying unit V3 may be connected to the third guiding lens GL3 .

제1 및 제2 가이딩 렌즈들(GL1, GL2)은 제2 추출 렌즈(EL2) 및 제3 가이딩 렌즈(GL3) 사이에 배치될 수 있다. 제1 가이딩 렌즈(GL1)는 제2 추출 렌즈(EL2)의 후면에 인접하게 배치될 수 있고, 제2 가이딩 렌즈(GL2)는 제3 가이딩 렌즈(GL3)의 전면에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 가이딩 렌즈(GL1)의 전면은 제2 추출 렌즈(EL2)의 후면과 서로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있고, 제2 가이딩 렌즈(GL2)의 후면은 제3 가이딩 렌즈(GL3)의 전면과 서로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다.The first and second guiding lenses GL1 and GL2 may be disposed between the second extraction lens EL2 and the third guiding lens GL3 . The first guiding lens GL1 may be disposed adjacent to the rear surface of the second extraction lens EL2 , and the second guiding lens GL2 may be disposed adjacent to the front surface of the third guiding lens GL3 . can For example, the front surface of the first guiding lens GL1 may be spaced apart from the rear surface of the second extraction lens EL2 in the first direction D1, and the rear surface of the second guiding lens GL2 may be 3 It may be spaced apart from the front surface of the guiding lens GL3 in the first direction D1 .

제1 가이딩 렌즈(GL1)는 제1 부분(GL1a) 및 제2 부분(GL1b)을 포함할 수 있다. 제1 부분(GL1a) 및 제2 부분(GL1b)은 서로 연결되어 일체를 이룰 수 있다. 구체적으로, 제2 부분(GL1b)은 제1 부분(GL1a)의 후면에 연결되어 서로 일체를 이룰 수 있다. 제1 부분(GL1a)은 제3 가이딩 렌즈(GL3)와 유사하게 속이 빈 기둥 형상을 가질 수 있다. 제2 부분(GL1b)은 속이 빈 기둥 형상을 그의 중심축을 포함하는 평면으로 자른 것과 같은 형상을 가질 수 있고, 하부는 외부로 노출되고 상부는 외부로부터 차단될 수 있다.The first guiding lens GL1 may include a first portion GL1a and a second portion GL1b. The first part GL1a and the second part GL1b may be connected to each other to form an integral body. In detail, the second part GL1b may be connected to the rear surface of the first part GL1a to form an integral body with each other. The first portion GL1a may have a hollow pillar shape similar to the third guiding lens GL3 . The second portion GL1b may have a shape such as a hollow columnar shape cut by a plane including a central axis thereof, and the lower part may be exposed to the outside and the upper part may be blocked from the outside.

제2 가이딩 렌즈(GL2)는, 예를 들어, 제1 가이딩 렌즈(GL1)의 제2 부분(GL1b)의 아래에 제공될 수 있다. 제2 가이딩 렌즈(GL2)는 제1 가이딩 렌즈(GL1)의 제2 부분(GL1b)과 유사하게 속이 빈 기둥 형상을 그의 중심축을 포함하는 평면으로 자른 것과 같은 형상을 가질 수 있고, 제1 가이딩 렌즈(GL1)의 제2 부분(GL1b)과 달리 상부는 외부로 노출되고 하부는 외부로부터 차단될 수 있다. 제2 가이딩 렌즈(GL2)의 상부는 제1 가이딩 렌즈(GL1)의 제2 부분(GL1b)의 하부와 접촉할 수 있다. 제2 가이딩 렌즈(GL2)의 전면은 제1 가이딩 렌즈(GL1)의 제1 부분(GL1a)과 서로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다.The second guiding lens GL2 may be provided under the second part GL1b of the first guiding lens GL1, for example. Similar to the second part GL1b of the first guiding lens GL1 , the second guiding lens GL2 may have a shape such that a hollow columnar shape is cut by a plane including its central axis, and the first Unlike the second portion GL1b of the guiding lens GL1 , the upper portion may be exposed to the outside and the lower portion may be blocked from the outside. An upper portion of the second guiding lens GL2 may be in contact with a lower portion of the second portion GL1b of the first guiding lens GL1 . The front surface of the second guiding lens GL2 may be spaced apart from the first portion GL1a of the first guiding lens GL1 in the first direction D1 .

제1 및 제2 가이딩 렌즈들(GL1, GL2) 각각은 전면 및 후면에 개구들을 가질 수 있다. 제2 가이딩 렌즈(GL2)에서, 후면 개구의 직경은 전면 개구의 직경보다 작을 수 있다.Each of the first and second guiding lenses GL1 and GL2 may have openings in front and rear surfaces. In the second guiding lens GL2 , the diameter of the rear opening may be smaller than the diameter of the front opening.

제1 및 제2 가이딩 렌즈들(GL1, GL2)에 제2 전압 인가부들(V21, V22)이 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 전압 인가부들(V21, V22)은 제1 가이딩 렌즈(GL1)의 상부 및 제2 가이딩 렌즈(GL2)의 하부에 각각 연결될 수 있다. 제2 전압 인가부들(V21, V22)에 인가된 전압에 의해 제1 및 제2 가이딩 렌즈들(GL1, GL2)은 제1 및 제2 추출 렌즈들(EL1, EL2)을 통과한 이온 빔(IB)의 경로를 제어할 수 있다. 제2 전압 인가부들(V21, V22)에 인가된 전압은, 예를 들어, 약 -300 V 내지 +300 V 범위에서 선택될 수 있고, 이온들의 에너지별로 최적의 경로를 결정하기 위해 조정될 수 있다.The second voltage applying units V21 and V22 may be respectively connected to the first and second guiding lenses GL1 and GL2 . For example, the second voltage applying units V21 and V22 may be respectively connected to an upper portion of the first guiding lens GL1 and a lower portion of the second guiding lens GL2 . By the voltage applied to the second voltage applying units V21 and V22, the first and second guiding lenses GL1 and GL2 are formed by the ion beam passing through the first and second extraction lenses EL1 and EL2. The path of IB) can be controlled. The voltage applied to the second voltage applying units V21 and V22 may be selected, for example, in a range of about -300 V to +300 V, and may be adjusted to determine an optimal path for each energy of the ions.

구체적으로, 제1 및 제2 추출 렌즈들(EL1, EL2)을 통과한 이온 빔(IB) 중에서, 전하를 가진 이온들은 제2 전압 인가부들(V21, V22)에 인가된 전압에 의해 경로가 휘어져 제2 가이딩 렌즈(GL2)의 후면 개구를 통해 제3 가이딩 렌즈(GL3) 및 반응부(50, 도 1 참조)로 향할 수 있고, 직진성을 갖는 포톤, 중성 입자 등은 제1 축(AX1)을 따라 제1 방향(D1)으로 진행하여 제2 가이딩 렌즈(GL2)의 후면 개구를 통과하지 못하고 차단될 수 있다.Specifically, in the ion beam IB that has passed through the first and second extraction lenses EL1 and EL2 , the ions having charges are bent by the voltage applied to the second voltage applying units V21 and V22 . It can be directed to the third guiding lens GL3 and the reaction unit 50 (refer to FIG. 1) through the rear opening of the second guiding lens GL2, and photons, neutral particles, etc. having straightness are directed to the first axis AX1 ) in the first direction D1 and may not pass through the rear opening of the second guiding lens GL2 and may be blocked.

제1 및 제2 추출 렌즈들(EL1, EL2) 및 제1 가이딩 렌즈(GL1)는 중심축이 제1 축(AX1)과 일치하도록 배치될 수 있다. 제2 및 제3 가이딩 렌즈들(GL2, GL3)은 중심축이 제2 축(AX2)과 일치하도록 배치될 수 있다. 특히, 제2 가이딩 렌즈(GL2)의 후면 개구는 제2 축(AX2)이 지나는 곳에 위치할 수 있다. 제1 축(AX1) 및 제2 축(AX2)은 제1 방향(D1)과 평행한 축들일 수 있고, 제2 방향(D2)으로 제1 거리(OD)만큼 서로 이격될 수 있다.The first and second extraction lenses EL1 and EL2 and the first guiding lens GL1 may be disposed such that a central axis coincides with the first axis AX1 . The second and third guiding lenses GL2 and GL3 may be disposed such that a central axis coincides with the second axis AX2 . In particular, the rear opening of the second guiding lens GL2 may be positioned where the second axis AX2 passes. The first axis AX1 and the second axis AX2 may be axes parallel to the first direction D1 , and may be spaced apart from each other by a first distance OD in the second direction D2 .

본 발명에 따른 질량 분석기는 중심축이 서로 이격된 제1 및 제2 가이딩 렌즈들(GL1, GL2)을 통해 포톤, 중성 입자, 준 안정 이온(metastable ion) 등을 차단하고 분석 대상이 되는 이온들의 경로를 제어할 수 있어서, 측정의 정확도가 향상될 수 있다. 제1 및 제2 가이딩 렌즈들(GL1, GL2)에 의해 경로가 제어되어 제2 가이딩 렌즈(GL2)의 후면 개구를 통과하는 이온들은, 예를 들어, 약 30도 이하의 입사각, 약 5 내지 30 eV의 이온 에너지, 약 300 amu(atomic mass unit) 이하의 질량을 갖는 이온들일 수 있다.The mass spectrometer according to the present invention blocks photons, neutral particles, metastable ions, etc. through the first and second guiding lenses GL1 and GL2 whose central axes are spaced apart from each other, and ions to be analyzed By controlling their path, the accuracy of the measurement can be improved. The path is controlled by the first and second guiding lenses GL1 and GL2 so that the ions passing through the rear opening of the second guiding lens GL2 are, for example, an incident angle of about 30 degrees or less, about 5 The ions may be ions having an ion energy of about 30 eV to about 300 atomic mass units (amu) or less.

도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 질량 분석기의 이온 렌즈부를 설명하기 위한 확대도로, 도 1의 A 부분에 대응된다. 도 5는 도 4의 이온 렌즈부 내에서의 이온 빔의 경로를 설명하기 위한 시뮬레이션 그림이다. 이하에서, 설명의 편의를 위하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.4 is an enlarged view for explaining an ion lens unit of a mass spectrometer according to embodiments of the present invention, and corresponds to part A of FIG. 1 . FIG. 5 is a simulation diagram for explaining a path of an ion beam within the ion lens unit of FIG. 4 . Hereinafter, for convenience of description, descriptions of the items substantially the same as those described with reference to FIGS. 2 and 3 will be omitted and differences will be described in detail.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 질량 분석기의 이온 렌즈부(40, 도 1 참조)는 제1 추출 렌즈(EL1), 제2 추출 렌즈(EL2), 제1 가이딩 렌즈(GL1), 제2 가이딩 렌즈(GL2), 제3 가이딩 렌즈(GL3) 및 제4 가이딩 렌즈(GL4)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 추출 렌즈들(EL1, EL2), 제1 내지 제4 가이딩 렌즈들(GL1, GL2, GL3, GL4)은 제1 방향(D1)을 따라 배열될 수 있다. 제2, 제3 및 제4 가이딩 렌즈들(GL2, GL3, GL4)은 중심축이 제2 축(AX2)과 일치하도록 배치될 수 있다.4 and 5, the ion lens unit 40 (refer to FIG. 1) of the mass spectrometer according to the present invention includes a first extraction lens EL1, a second extraction lens EL2, and a first guiding lens GL1. ), a second guiding lens GL2 , a third guiding lens GL3 , and a fourth guiding lens GL4 may be included. The first and second extraction lenses EL1 and EL2 and the first to fourth guiding lenses GL1 , GL2 , GL3 and GL4 may be arranged along the first direction D1 . The second, third, and fourth guiding lenses GL2 , GL3 , and GL4 may be disposed such that a central axis coincides with the second axis AX2 .

제3 가이딩 렌즈(GL3) 및 제4 가이딩 렌즈(GL4)는 반응부(50, 도 1 참조)에 인접하게 배치될 수 있다. 제3 및 제4 가이딩 렌즈들(GL3, GL4)은 서로 실질적으로 동일한 형상을 가질 수 있다. 제3 및 제4 가이딩 렌즈들(GL3, GL4)은 속이 빈 기둥 형상(예를 들어, 속이 빈 원기둥 형상)을 가질 수 있다. 구체적으로, 제3 및 제4 가이딩 렌즈들(GL3, GL4)은 각각 평판으로부터 동일한 방향(예를 들어, 제1 방향(D1) 또는 제1 방향(D1)의 반대 방향)으로 속이 빈 기둥 형상이 돌출된 구조를 가질 수 있다. 제3 및 제4 가이딩 렌즈들(GL3, GL4)에 제3 전압 인가부들(V31, V32)이 각각 연결될 수 있다.The third guiding lens GL3 and the fourth guiding lens GL4 may be disposed adjacent to the reaction unit 50 (refer to FIG. 1 ). The third and fourth guiding lenses GL3 and GL4 may have substantially the same shape as each other. The third and fourth guiding lenses GL3 and GL4 may have a hollow columnar shape (eg, a hollow cylindrical shape). Specifically, each of the third and fourth guiding lenses GL3 and GL4 has a hollow columnar shape in the same direction (eg, the first direction D1 or the opposite direction to the first direction D1) from the flat plate. It can have this protruding structure. The third voltage applying units V31 and V32 may be respectively connected to the third and fourth guiding lenses GL3 and GL4 .

도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 질량 분석기의 이온 렌즈부를 설명하기 위한 확대도로, 도 1의 A 부분에 대응된다. 도 7은 도 6의 이온 렌즈부 내에서의 이온 빔의 경로를 설명하기 위한 시뮬레이션 그림이다. 이하에서, 설명의 편의를 위하여 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 사항에 대한 설명을 생략하고 차이점에 대하여 상세히 설명한다.6 is an enlarged view for explaining an ion lens unit of a mass spectrometer according to embodiments of the present invention, and corresponds to part A of FIG. 1 . FIG. 7 is a simulation diagram for explaining a path of an ion beam in the ion lens unit of FIG. 6 . Hereinafter, for convenience of description, descriptions of the items substantially the same as those described with reference to FIGS. 2, 3, 4 and 5 will be omitted and differences will be described in detail.

도 6 및 도 7을 참조하면, 제3 및 제4 가이딩 렌즈들(GL3, GL4)은 서로 대칭적인 형상을 가질 수 있다. 제3 및 제4 가이딩 렌즈들(GL3, GL4)은 각각 평판으로부터 서로 반대 방향으로 속이 빈 기둥 형상이 돌출된 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 제3 가이딩 렌즈(GL3)는 평판으로부터 일 방향(예를 들어, 제1 방향(D1)의 반대 방향)으로 속이 빈 기둥 형상이 돌출된 구조를 가질 수 있고, 제4 가이딩 렌즈(GL4)는 평판으로부터 상기 일 방향의 반대 방향(예를 들어, 제1 방향(D1))으로 속이 빈 기둥 형상이 돌출된 구조를 가질 수 있다.6 and 7 , the third and fourth guiding lenses GL3 and GL4 may have symmetrical shapes. Each of the third and fourth guiding lenses GL3 and GL4 may have a structure in which a hollow columnar shape protrudes from a flat plate in opposite directions. Specifically, the third guiding lens GL3 may have a structure in which a hollow columnar shape protrudes from the flat plate in one direction (eg, the opposite direction to the first direction D1), and the fourth guiding lens The GL4 may have a structure in which a hollow columnar shape protrudes from the flat plate in a direction opposite to the one direction (eg, the first direction D1 ).

이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Above, although embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can practice the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (16)

시료 도입부;
상기 시료 도입부와 연결되며, 상기 시료 도입부로부터 도입된 시료를 이온화시키는 이온화부;
상기 이온화부에서 생성된 플라즈마로부터 이온화된 시료를 이온 빔의 형태로 추출하는 인터페이스부;
상기 인터페이스부에 인접하는 추출 렌즈 및 상기 추출 렌즈로부터 추출된 상기 이온 빔을 가이딩하는 제1 가이딩 렌즈 및 제2 가이딩 렌즈를 포함하는 이온 렌즈부;
상기 이온 렌즈부에 의해 가이딩된 상기 이온 빔을 검출하는 검출부를 포함하되,
상기 제1 가이딩 렌즈의 중심축과 상기 제2 가이딩 렌즈의 중심축은 서로 이격되고,
상기 추출 렌즈의 중심축은 상기 제1 가이딩 렌즈의 중심축과 일치하고,
상기 제1 가이딩 렌즈는 상기 추출 렌즈에 인접하는 제1 부분 및 상기 제1 부분과 연결되어 일체를 이루는 제2 부분을 포함하고,
상기 제2 가이딩 렌즈는 상기 제1 가이딩 렌즈의 상기 제2 부분 아래에 제공되는 질량 분석기.
sample introduction;
an ionization unit connected to the sample introduction unit to ionize the sample introduced from the sample introduction unit;
an interface unit for extracting an ionized sample from the plasma generated by the ionization unit in the form of an ion beam;
an ion lens unit including an extraction lens adjacent to the interface unit and a first guiding lens and a second guiding lens for guiding the ion beam extracted from the extraction lens;
Comprising a detection unit for detecting the ion beam guided by the ion lens unit,
The central axis of the first guiding lens and the central axis of the second guiding lens are spaced apart from each other,
The central axis of the extraction lens coincides with the central axis of the first guiding lens,
The first guiding lens includes a first portion adjacent to the extraction lens and a second portion connected to the first portion to form an integral body,
and the second guiding lens is provided below the second portion of the first guiding lens.
제 1 항에 있어서,
상기 이온 렌즈부 및 상기 검출부 사이의 질량 분리부를 더 포함하는 질량 분석기.
The method of claim 1,
The mass spectrometer further comprising a mass separation unit between the ion lens unit and the detection unit.
제 1 항에 있어서,
상기 추출 렌즈는 제1 추출 렌즈 및 제2 추출 렌즈를 포함하고,
상기 제1 추출 렌즈 및 상기 제2 추출 렌즈는 각각 중심축이 상기 제1 가이딩 렌즈의 중심축과 일치하도록 배치되는 질량 분석기.
The method of claim 1,
The extraction lens comprises a first extraction lens and a second extraction lens,
The first extraction lens and the second extraction lens are each disposed such that a central axis coincides with a central axis of the first guiding lens.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 추출 렌즈 및 상기 제2 추출 렌즈는 각각 전면 개구의 직경이 후면 개구의 직경보다 작은 콘 형상을 갖는 질량 분석기.
4. The method of claim 3,
The first extraction lens and the second extraction lens each have a cone shape in which a diameter of a front opening is smaller than a diameter of a rear opening.
제 3 항에 있어서,
상기 제2 추출 렌즈의 적어도 일부는 상기 제1 추출 렌즈의 내부에 위치하는 질량 분석기.
4. The method of claim 3,
at least a portion of the second extraction lens is located inside the first extraction lens.
제 1 항에 있어서,
상기 이온 렌즈부는 제2 가이딩 렌즈와 인접하는 제3 가이딩 렌즈를 더 포함하고,
상기 제3 가이딩 렌즈는 중심축이 상기 제2 가이딩 렌즈의 중심축과 일치하도록 배치되는 질량 분석기.
The method of claim 1,
The ion lens unit further includes a third guiding lens adjacent to the second guiding lens,
The mass spectrometer of the third guiding lens is arranged such that a central axis coincides with a central axis of the second guiding lens.
제 1 항에 있어서,
상기 이온 렌즈부는 제2 가이딩 렌즈와 인접하는 제3 가이딩 렌즈 및 제4 가이딩 렌즈를 더 포함하고,
상기 제3 가이딩 렌즈 및 상기 제4 가이딩 렌즈는 각각 중심축이 상기 제2 가이딩 렌즈의 중심축과 일치하도록 배치되는 질량 분석기.
The method of claim 1,
The ion lens unit further includes a third guiding lens and a fourth guiding lens adjacent to the second guiding lens,
The third guiding lens and the fourth guiding lens are each disposed such that a central axis coincides with a central axis of the second guiding lens.
제 7 항에 있어서,
상기 제3 가이딩 렌즈 및 상기 제4 가이딩 렌즈는 각각 평판으로부터 동일한 방향으로 속이 빈 기둥 형상이 돌출된 구조를 갖는 질량 분석기.
8. The method of claim 7,
The third guiding lens and the fourth guiding lens each have a structure in which a hollow columnar shape protrudes from a flat plate in the same direction.
제 7 항에 있어서,
상기 제3 가이딩 렌즈 및 상기 제4 가이딩 렌즈는 각각 평판으로부터 서로 반대 방향으로 속이 빈 기둥 형상이 돌출된 구조를 갖는 질량 분석기.
8. The method of claim 7,
The third guiding lens and the fourth guiding lens each have a structure in which a hollow columnar shape protrudes from a flat plate in opposite directions.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제1 가이딩 렌즈의 상기 제1 부분은 속이 빈 기둥 형상을 갖고,
상기 제1 가이딩 렌즈의 상기 제2 부분은 속이 빈 기둥 형상을 그의 중심축을 포함하는 평면으로 자른 형상을 갖고,
상기 제2 부분의 하부는 외부로 노출되고, 상기 제2 부분의 상부는 외부로부터 차단되는 질량 분석기.
The method of claim 1,
The first portion of the first guiding lens has a hollow columnar shape,
The second portion of the first guiding lens has a shape of a hollow columnar shape cut by a plane including its central axis,
A lower portion of the second portion is exposed to the outside, and an upper portion of the second portion is blocked from the outside.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 가이딩 렌즈는 상기 제1 가이딩 렌즈의 상기 제1 부분과 서로 이격되고,
상기 제2 가이딩 렌즈의 상부는 외부로 노출되고, 상기 제2 가이딩 렌즈의 하부는 외부로부터 차단되는 질량 분석기.
The method of claim 1,
The second guiding lens is spaced apart from the first portion of the first guiding lens,
An upper portion of the second guiding lens is exposed to the outside, and a lower portion of the second guiding lens is blocked from the outside.
제 1 항에 있어서,
상기 시료 도입부는:
액체 상태의 시료를 에어로졸(aerosol) 상태로 바꾸는 네뷸라이저; 및
상기 네뷸라이저와 연결되며, 온도 제어를 통해 상대적으로 크기가 작은 에어로졸만이 상기 이온화부로 이동할 수 있도록 에어로졸의 흐름을 제어하는 스프레이 챔버를 포함하는 질량 분석기.
The method of claim 1,
The sample introduction section includes:
a nebulizer that converts a sample in a liquid state into an aerosol state; and
A mass spectrometer comprising a spray chamber connected to the nebulizer and controlling the flow of the aerosol so that only a relatively small aerosol can move to the ionizer through temperature control.
제 13 항에 있어서,
상기 이온화부는:
상기 시료 도입부의 상기 스프레이 챔버와 연결되고, 가장 안쪽에 배치되는 제1 튜브;
단부가 상기 이온 렌즈부를 향하고, 가장 바깥쪽에 배치되는 제3 튜브;
상기 제1 튜브 및 상기 제3 튜브 사이에 배치되는 제2 튜브; 및
상기 제3 튜브의 외부를 감싸는 나선 형상을 갖는 유도 코일을 포함하는 질량 분석기.
14. The method of claim 13,
The ionization unit:
a first tube connected to the spray chamber of the sample introduction part and disposed at the innermost side;
a third tube having an end facing the ion lens unit and disposed at the outermost side;
a second tube disposed between the first tube and the third tube; and
and an induction coil having a spiral shape surrounding the outside of the third tube.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 가이딩 렌즈 및 상기 제2 가이딩 렌즈는 각각 전압 인가부들과 연결되고,
상기 제1 및 제2 가이딩 렌즈들은 상기 전압 인가부들에 인가되는 전압에 의해 상기 이온 빔의 경로를 제어하는 질량 분석기.
The method of claim 1,
The first guiding lens and the second guiding lens are respectively connected to voltage applying units,
The first and second guiding lenses are a mass analyzer for controlling a path of the ion beam by a voltage applied to the voltage applying units.
제 15 항에 있어서,
상기 전압 인가부들에 인가되는 전압은 -300 V 내지 +300 V 범위에서 선택되는 질량 분석기.
16. The method of claim 15,
A voltage applied to the voltage applying units is selected in a range of -300 V to +300 V.
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