JPH0161230B2 - - Google Patents
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- JPH0161230B2 JPH0161230B2 JP57042437A JP4243782A JPH0161230B2 JP H0161230 B2 JPH0161230 B2 JP H0161230B2 JP 57042437 A JP57042437 A JP 57042437A JP 4243782 A JP4243782 A JP 4243782A JP H0161230 B2 JPH0161230 B2 JP H0161230B2
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- JP
- Japan
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- filter
- signal
- charged particles
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- magnetic
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 42
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 15
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 14
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 10
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/28—Static spectrometers
- H01J49/284—Static spectrometers using electrostatic and magnetic sectors with simple focusing, e.g. with parallel fields such as Aston spectrometer
- H01J49/286—Static spectrometers using electrostatic and magnetic sectors with simple focusing, e.g. with parallel fields such as Aston spectrometer with energy analysis, e.g. Castaing filter
- H01J49/288—Static spectrometers using electrostatic and magnetic sectors with simple focusing, e.g. with parallel fields such as Aston spectrometer with energy analysis, e.g. Castaing filter using crossed electric and magnetic fields perpendicular to the beam, e.g. Wien filter
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は直交する電場と磁場とによつて所定の
エネルギー及び質量の荷電粒子を選別する荷電粒
子フイルタに関する。
エネルギー及び質量の荷電粒子を選別する荷電粒
子フイルタに関する。
直交する電場と磁場を使つて所定のエネルギー
及び質量の荷電粒子を選択的に通過させる荷電粒
子フイルタの一例を第１図に示す。図中１は荷電
粒子線であり、該荷電粒子線１は開口を有した入
射絞り板２によつて一定の線束径に絞られ、磁極
３，４及び電極５，６によつて形成される磁場及
び電場の中を進行する。この場の中に入射する荷
電粒子線の内、所定のエネルギー及び質量を有す
る荷電粒子のみが場の下方に設けられたスリツト
板７の開口８を通過するように該電場及び磁場が
設定される。それ以外のエネルギーもしくは質量
の粒子は開口８を通過できずにスリツト板７に衝
突する。このフイルタは基本的には該荷電粒子線
が進行する範囲内で電場と磁場共に一様且つその
方向が直交するように構成される。この電場の強
さを （ベクトル）、磁束密度を （ベクトル）
とすると、 〓＝〓0×〓 ……(1) と設定できる。ここでは荷電粒子の速度である。
このような場の中で電荷Ｑ、質量ｍ、速度〓0の
荷電粒子の受ける力を考えると、電場による力は 〓ｅ＝Ｑ〓 磁場による力〓ｂは 〓ｂ＝Ｑ〓×〓 となり、荷電粒子が受ける力〓は 〓＝〓ｅ＋〓ｂ となるが第(1)式を考慮すると、 〓＝Ｑ〓＋Ｑ〓×〓 ＝Ｑ｛〓＋（〓0＋Δ〓）×〓｝ ＝Ｑ×Δ〓×〓 となる。但し〓＝〓0＋Δ〓である。従つて、〓
＝〓0のとき〓＝０であつて荷電粒子は力を受け
ないので直進する。スリツト板の開口８をこの方
向に配置しておけば、〓＝〓0の荷電粒子のみを
フイルタ外に取出すことができる。一方速度〓は
荷電粒子の運動エネルギーＵを使つて ｜〓｜＝√2 と書くことができる。｜〓｜＝v0として v0＝√20 0 とすると、一般的にはｍ≠m0あるいはｕ≠u0で
ある荷電粒子はｖ≠v0となり、フイルタを通過で
きない。
及び質量の荷電粒子を選択的に通過させる荷電粒
子フイルタの一例を第１図に示す。図中１は荷電
粒子線であり、該荷電粒子線１は開口を有した入
射絞り板２によつて一定の線束径に絞られ、磁極
３，４及び電極５，６によつて形成される磁場及
び電場の中を進行する。この場の中に入射する荷
電粒子線の内、所定のエネルギー及び質量を有す
る荷電粒子のみが場の下方に設けられたスリツト
板７の開口８を通過するように該電場及び磁場が
設定される。それ以外のエネルギーもしくは質量
の粒子は開口８を通過できずにスリツト板７に衝
突する。このフイルタは基本的には該荷電粒子線
が進行する範囲内で電場と磁場共に一様且つその
方向が直交するように構成される。この電場の強
さを （ベクトル）、磁束密度を （ベクトル）
とすると、 〓＝〓0×〓 ……(1) と設定できる。ここでは荷電粒子の速度である。
このような場の中で電荷Ｑ、質量ｍ、速度〓0の
荷電粒子の受ける力を考えると、電場による力は 〓ｅ＝Ｑ〓 磁場による力〓ｂは 〓ｂ＝Ｑ〓×〓 となり、荷電粒子が受ける力〓は 〓＝〓ｅ＋〓ｂ となるが第(1)式を考慮すると、 〓＝Ｑ〓＋Ｑ〓×〓 ＝Ｑ｛〓＋（〓0＋Δ〓）×〓｝ ＝Ｑ×Δ〓×〓 となる。但し〓＝〓0＋Δ〓である。従つて、〓
＝〓0のとき〓＝０であつて荷電粒子は力を受け
ないので直進する。スリツト板の開口８をこの方
向に配置しておけば、〓＝〓0の荷電粒子のみを
フイルタ外に取出すことができる。一方速度〓は
荷電粒子の運動エネルギーＵを使つて ｜〓｜＝√2 と書くことができる。｜〓｜＝v0として v0＝√20 0 とすると、一般的にはｍ≠m0あるいはｕ≠u0で
ある荷電粒子はｖ≠v0となり、フイルタを通過で
きない。
本発明は上述した如き荷電粒子フイルタにおい
て、速度すなわちエネルギーと質量の異なつた荷
電粒子を任意に選別することができると共に、特
定の速度の荷電粒子について、その速度分散をも
変えることができ、操作性の優れた荷電粒子フイ
ルタを提供することを目的とする。
て、速度すなわちエネルギーと質量の異なつた荷
電粒子を任意に選別することができると共に、特
定の速度の荷電粒子について、その速度分散をも
変えることができ、操作性の優れた荷電粒子フイ
ルタを提供することを目的とする。
そのため本発明に基づく荷電粒子フイルタは、
一対の電極と、該一対の電極間の電場に直交する
方向に磁場を形成するための磁極とを備え、該直
交する電場と磁場によつて所定のエネルギーと質
量を有する荷電粒子を選別する荷電粒子フイルタ
において、該フイルタによつて選別される荷電粒
子の質量に対応した信号Ｍを発生するための手段
と、該フイルタに入射する荷電粒子のエネルギに
対応した信号U0を発生するための手段と、該フ
イルタによる速度分散に対応した信号R0を発生
するための手段と、該各信号Ｍ，U0，R0に基づ
き前記電極間に印加される電圧Ｖと前記磁極間の
磁場を発生させるための電流Ｉとを関係式 Ｖ＝k1（U0／R0） Ｉ＝k2√0／R0 （k1、k2は定数） を満足して発生する回路とを備えたことを特徴と
している。
一対の電極と、該一対の電極間の電場に直交する
方向に磁場を形成するための磁極とを備え、該直
交する電場と磁場によつて所定のエネルギーと質
量を有する荷電粒子を選別する荷電粒子フイルタ
において、該フイルタによつて選別される荷電粒
子の質量に対応した信号Ｍを発生するための手段
と、該フイルタに入射する荷電粒子のエネルギに
対応した信号U0を発生するための手段と、該フ
イルタによる速度分散に対応した信号R0を発生
するための手段と、該各信号Ｍ，U0，R0に基づ
き前記電極間に印加される電圧Ｖと前記磁極間の
磁場を発生させるための電流Ｉとを関係式 Ｖ＝k1（U0／R0） Ｉ＝k2√0／R0 （k1、k2は定数） を満足して発生する回路とを備えたことを特徴と
している。
以下本発明の一実施例を第２図に基づき詳述す
る。
る。
第２図中、１１，１２は一対の電極、１３，１
４は一対の磁極、１５はコアであり、該電極１
１，１２による電場と磁極１３，１４による磁場
の中心軸は略一致されている。該電極１１，１２
間には演算回路１６から増幅器１７を介して電圧
が印加され、又、コア１５に巻回されたコイル１
８には該演算回路１６から増幅器１９を介して電
流が供給される。該演算回路１６にはエネルギー
信号発生回路２１、質量信号発生回路２２、速度
分散信号発生回路２３からの信号が供給されてい
る。該エネルギー信号発生回路２１は電極１１，
１２と磁極１３，１４とによつて形成される電場
と磁場との中心軸Ｏを進行する荷電粒子のエネル
ギーに対応した信号U0を発生しており、該エネ
ルギー信号U0は直交場に入射する荷電粒子を加
速する加速電圧Vaに応じて発生される。該質量
信号発生回路２２は直交場とそれに続くスリツト
板とによつて選別される荷電粒子の質量ｍに応じ
た信号を発生する。該速度分散信号発生回路２３
は直交場とそれに続くスリツト板との系の速度分
散r0、換言すれば、選別される質量幅に応じた信
号を発生する。
４は一対の磁極、１５はコアであり、該電極１
１，１２による電場と磁極１３，１４による磁場
の中心軸は略一致されている。該電極１１，１２
間には演算回路１６から増幅器１７を介して電圧
が印加され、又、コア１５に巻回されたコイル１
８には該演算回路１６から増幅器１９を介して電
流が供給される。該演算回路１６にはエネルギー
信号発生回路２１、質量信号発生回路２２、速度
分散信号発生回路２３からの信号が供給されてい
る。該エネルギー信号発生回路２１は電極１１，
１２と磁極１３，１４とによつて形成される電場
と磁場との中心軸Ｏを進行する荷電粒子のエネル
ギーに対応した信号U0を発生しており、該エネ
ルギー信号U0は直交場に入射する荷電粒子を加
速する加速電圧Vaに応じて発生される。該質量
信号発生回路２２は直交場とそれに続くスリツト
板とによつて選別される荷電粒子の質量ｍに応じ
た信号を発生する。該速度分散信号発生回路２３
は直交場とそれに続くスリツト板との系の速度分
散r0、換言すれば、選別される質量幅に応じた信
号を発生する。
いま、Ｌをフイルタの長さ、ｇをフイルタの電
極間〓長、Ｖをフイルタ電極間電圧、Ｅを前記電
極間の電界強度（これはＶ／ｇに等しい）、Vaを
前述したように加速電圧とする。
極間〓長、Ｖをフイルタ電極間電圧、Ｅを前記電
極間の電界強度（これはＶ／ｇに等しい）、Vaを
前述したように加速電圧とする。
入射ビームの速度分散r0＝（Δv／ｖ）0と軸上ビ
ームのフイルタ出射端での分散（色収差）d0との
間には、以下の関係がある。
ームのフイルタ出射端での分散（色収差）d0との
間には、以下の関係がある。
d0＝ALr0
ここで、Ａは下式で表わされる無次元のパラメ
ータである。
ータである。
Ａ＝（LV）／（4gVa）
一方、前述した入射ビームの速度分散r0＝
（Δv／ｖ）0はフイルタ内でのビームの運動方程式
を２次の近似で解くことに基づいて下式のように
表わされる。
（Δv／ｖ）0はフイルタ内でのビームの運動方程式
を２次の近似で解くことに基づいて下式のように
表わされる。
r0＝（４／QL2）（u0／Ｅ）・d0
従つて、フイルタによつて生じる色収差d0を指
定（設定）すれば、エネルギーu0、速度分散r0に
対応する信号を夫々U0，R0として、R0は以下の
式で表わされる。
定（設定）すれば、エネルギーu0、速度分散r0に
対応する信号を夫々U0，R0として、R0は以下の
式で表わされる。
R0∝U0／Ｅ …（Ａ−１）
又、Ｅはこの実施例においては、電極１１と１
２間に形成される電界の強さであり、Ｖは電極１
１，１２間の電圧であるが、電界の強さＥと磁場
の強さＢは夫々電圧Ｖとコイル１８に供給される
電流Ｉとの間に以下の関係がある。
２間に形成される電界の強さであり、Ｖは電極１
１，１２間の電圧であるが、電界の強さＥと磁場
の強さＢは夫々電圧Ｖとコイル１８に供給される
電流Ｉとの間に以下の関係がある。
Ｅ∝Ｖ、Ｂ∝Ｉ …（Ａ−２）
次にｕ＝mv2／２であるから、ｖ＝√2で
ある。又、軸上を通過する速度v0の粒子に対して
フイルターの磁場の強さＢと電場の強さＥとの間
には Ｂ＝Ｅ／v0 なる関係があるから、下式が成立する。
ある。又、軸上を通過する速度v0の粒子に対して
フイルターの磁場の強さＢと電場の強さＥとの間
には Ｂ＝Ｅ／v0 なる関係があるから、下式が成立する。
Ｂ∝U0／R0υ0＝U0／R0√ｍ／2u0
従つて質量ｍに対応する信号をＭとすれば、
Ｂ∝√0／R0 （Ａ−３）
従つて、上記（Ａ−１）、（Ａ−２）、（Ａ−３）
式から電圧Ｖと電流Ｉはk1、k2を定数とすれば次
の通りとなる。
式から電圧Ｖと電流Ｉはk1、k2を定数とすれば次
の通りとなる。
Ｖ＝k1（U0／R0） …(2)
Ｉ＝k2√0／R0 …(3)
第２図において、該演算回路１６はエネルギー
信号発生回路２１、質量信号発生回路２２、速度
分散信号発生回路２３からの信号によつて上記第
(2)式の演算を行い、増幅器１７を介して第(2)式に
応じた電圧が電極１１，１２間に印加される。更
に該演算回路１６は上記第(3)式に応じた演算を行
い、該増幅器１８を介して該第(3)式に応じた電流
がコイル１９に流される。従つて、異つた質量の
荷電粒子を選別したい場合には、質量信号発生回
路２２の発生信号を変化させることによつて簡単
に行うことができる。又選別する荷電粒子の速度
分散量を変える場合、すなわち選別される荷電粒
子の速度幅を変える場合には速度分散信号発生回
路２３の発生信号を変化させることによつて簡単
に行うことができる。
信号発生回路２１、質量信号発生回路２２、速度
分散信号発生回路２３からの信号によつて上記第
(2)式の演算を行い、増幅器１７を介して第(2)式に
応じた電圧が電極１１，１２間に印加される。更
に該演算回路１６は上記第(3)式に応じた演算を行
い、該増幅器１８を介して該第(3)式に応じた電流
がコイル１９に流される。従つて、異つた質量の
荷電粒子を選別したい場合には、質量信号発生回
路２２の発生信号を変化させることによつて簡単
に行うことができる。又選別する荷電粒子の速度
分散量を変える場合、すなわち選別される荷電粒
子の速度幅を変える場合には速度分散信号発生回
路２３の発生信号を変化させることによつて簡単
に行うことができる。
以上詳述した如く、本発明は簡単な構成によ
り、質量の異つた荷電粒子を任意に選別すること
ができると共に、選別される荷電粒子の速度分散
をも任意に簡単に変えることができ、直交した電
場と磁場とによつて荷電粒子を選別するフイルタ
の操作性を飛躍的に向上させることができる。
り、質量の異つた荷電粒子を任意に選別すること
ができると共に、選別される荷電粒子の速度分散
をも任意に簡単に変えることができ、直交した電
場と磁場とによつて荷電粒子を選別するフイルタ
の操作性を飛躍的に向上させることができる。
第１図は直交した電場と磁場を用いた荷電粒子
フイルタを示す図、第２図は本発明の一実施例を
示す図である。 １１，１２：電極、１３，１４：磁極、１５：
コア、１６：演算回路、１７，１９：増幅器、１
８：コイル、２１：エネルギー信号発生回路、２
２：質量信号発生回路、２３：速度分散信号発生
回路。
フイルタを示す図、第２図は本発明の一実施例を
示す図である。 １１，１２：電極、１３，１４：磁極、１５：
コア、１６：演算回路、１７，１９：増幅器、１
８：コイル、２１：エネルギー信号発生回路、２
２：質量信号発生回路、２３：速度分散信号発生
回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一対の電極と、該一対の電極間の電場に直交
する方向に磁場を形成するための磁極とを備え、
該直交する電場と磁場によつて所定のエネルギー
と質量を有する荷電粒子を選別する荷電粒子フイ
ルタにおいて、該フイルタによつて選別される荷
電粒子の質量に対応した信号Ｍを発生するための
手段と、該フイルタに入射する荷電粒子のエネル
ギに対応した信号U0を発生するための手段と、
該フイルタによる速度分散に対応した信号R0を
発生するための手段と、該各信号Ｍ，U0，R0に
基づき前記電極間に印加される電圧Ｖと前記磁極
間の磁場を発生させるための電流Ｉとを関係式 Ｖ＝k1（U0／R0） Ｉ＝k2√0／R0 （k1、k2は定数） を満足して発生する回路とを備えた荷電粒子フイ
ルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57042437A JPS58158852A (ja) | 1982-03-17 | 1982-03-17 | 荷電粒子フイルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57042437A JPS58158852A (ja) | 1982-03-17 | 1982-03-17 | 荷電粒子フイルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58158852A JPS58158852A (ja) | 1983-09-21 |
| JPH0161230B2 true JPH0161230B2 (ja) | 1989-12-27 |
Family
ID=12636045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57042437A Granted JPS58158852A (ja) | 1982-03-17 | 1982-03-17 | 荷電粒子フイルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58158852A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62172650A (ja) * | 1986-01-23 | 1987-07-29 | Jeol Ltd | 集束イオンビ−ム装置 |
| JPS63218134A (ja) * | 1987-03-06 | 1988-09-12 | Jeol Ltd | イオンビ−ム装置 |
| JPS63218139A (ja) * | 1987-03-06 | 1988-09-12 | Jeol Ltd | イオンビ−ム装置 |
-
1982
- 1982-03-17 JP JP57042437A patent/JPS58158852A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58158852A (ja) | 1983-09-21 |
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