JPH02220344A

JPH02220344A - 多重極電極およびその製造方法

Info

Publication number: JPH02220344A
Application number: JP1041396A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Itoi; 弘人糸井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1990-09-03
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: JP2757424B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、イオンレンズや質量分析計等に使用される多
重極電極およびその製造方法に関する。

（ロ）従来の技術一般に、質量分析計においては、イオンの質量分離を行
うために、構造が比較的簡単な四重極電極が使用される
場合がある。

従来の四重極電極は、第５図に示すように、４本の電極
棒ａ１〜ａ４を平行配置し、各電極棒ａ１〜ａ４に所定
の電圧ψ（＝　Ｕ　＋　Ｖ　ｃｏｓωｔ、　Ｕは直流電
圧、Ｖ　ｃｏｓωｔは高周波交流電圧）を印加すること
により、その内部に四重極電界を形成する。そして、こ
の四電極電界にイオンを導入するとともに、Ｕ／Ｖの比
を一定に保ちなから■を変化させることにより、質量走
査を行ってマススペクトルが得られるようしている。

上記の各電極棒ａ＋−ａ、の形状は、電界分布の関係上
、理論的には内側断面が双曲線になっているのが最も望
ましい。しかし、電極棒ａ、〜ａ４の内側断面を精度良
く双曲線形状に加工するのは極めて困難であり、製作時
の歩留まりが悪くなる。このため、従来は、これとほぼ
等価と考えられる円柱形状のものが使用されていた。

ところが、近年は、質量分析計の高精度化の要求が強く
、そのため、画電極電界も理論的な双曲線分布にできる
だけ近似させる必要が生じてきた。

従来のように、電極棒を使用する限り加工精度には限界
があり、製作時の歩留まりも悪いことから、従来技術で
は、マンドリルにガラス管を被せて加熱し、次に、ガラ
ス管の内部を排気もしくは外部から加圧することにより
軟化したガラス管をマンドリルに密着させ、冷却後に前
記マンドリルを取り除くことにより、第６図に示すよう
な形状の多電極電極を形成する方法が提案されている（
たとえば、米国特許：特許番号３３２８１４６号参照）
、、この方法によれば、各電極形成部ｂ１〜ｂ４の内側
に設けた電界形成用の電極Ｃ３〜Ｃ４の形状が高精度の
双曲線となり、しかも、製作が容易で歩留まりも優れる
などの利点がある。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかしながら、第６図に示す構成のらのでは、マンドリ
ルから画電極電極を離型する都合上、各電極形成部す、
−ｂ４が互いに漸近する連結部分ｄ、〜ｄ４は、先細り
の形状に成型せざるを得ない。このように、各連結部ｄ
１〜ｄ４が四重極電界発生箇所から近い位置にあり、か
っ、電極形成部す、−ｂ、に対して占める割合が僅かで
あると、電極ｃ１〜ｃ４に高電圧を印加して強い電界を
発生させた場合には、連結部ｄ、−ｄ、に電荷が蓄積す
る。そして、この電荷蓄積が四重極層界に影響を及ぼし
、印加電圧を変化させた場合にも電界に歪みを生じて所
望の分析精度が得られない等の問題がある。

このような連結部ｄ、−ｄ、での電荷蓄積の問題を解消
するため、連結部ｄ、〜ｄ４の各内周面に沿って高抵抗
の導電性膜を形成したものか提案されている（たとえば
、ヨーロッパ特許：公開番号０２６８０４８号参照）。

このような導電性膜を形成すれば、電荷蓄積は比較的速
やかに電極Ｃ１〜Ｃ３を介して放電されるために四重極
層界の歪み発生が防止されるものの、その反面、直流的
および交流的な損失が増加し、電源の大型化、電界の不
安定化、発熱等をもたらすなどの不具合を生じる。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、連結部での電荷蓄積の影響をなくし、しかも、製作
容易な多電極電極およびその製造方法を提供するもので
ある。

このため、本発明では、多重極電界形成用の電極が設け
られた複数の電極形成部と、これらの電極形成部の互い
に隣接する部分を連結して位置関係を保持する連結部と
が一体形成されてなる多重極電極において、連結部を電
極により形成される多電極電界の発生箇所から離れる外
方に向けて膨出した構成とした。

また、この多電極電極の製造に際しては、連結部を成型
するための第１型材と電極形成部を成型するための第２
型材とを互いに組み合わせて一つのマンドリルを構成し
、このマンドリルにガラス管を被せて加熱しながら該ガ
ラス管の内部を排気もしくは外部から加圧することによ
って軟化したガラス管をマンドリルに密着させ、冷却後
に前記マンドリルを取り除いて多重極電極を得るように
した。しかも、加熱前のガラス管の内部の所要箇所に予
め導電ペーストを塗布しておき、ガラス管の加熱時に導
電ペーストの焼成による電極形成を同時に行うようにし
た。

（ホ）作用連結部は電極形成部に対して外部に膨出しているので、
連結部内面において電極間を結ぶ沿面距離が長くなる。

そのため、連結部に蓄積する電荷密度が相対的に低くな
る。しかも、連結部において電荷が蓄積する箇所は、多
重極電界の発生箇所から離れることになるから、蓄積し
た電荷が多電極電界に及ぼす影響が少なくなる。

また、多重極電極の酸型過程での冷却収縮時において、
連結部を成型するための第１型材と、電極形成部を成型
するための第２型材と°が互いに個別に収縮するため、
電極形成部と連結部の間のくびれ部分に第１、第２型材
が引っ掛かることなく円滑に離型される。しかも、ガラ
ス管の加熱、冷却により同時に多重極電界形成用の電極
が形成されるために、ガラス成型品の内部に別途に電極
を設ける場合に比較して製造工数が簡略化される。

（へ）実施例この実施例では、四重極電極に適用した場合について説
明する。

第１図は四重極電極の断面図である。この実施例の四重
極電極１は、四電極電界形成用の電極２が設けられた４
つの電極形成部４と、これらの電極形成部４の互いに隣
接する部分を連結して位置関係を保持する連結部６とを
備え、これらの各部４．６がガラス成型品として一体形
成されている。

上記の各電極２は、電極形成部４の内面全部と連結部６
の内面の一部を覆って設けられており、これらの各電極
２に電圧が印加されることにより画電極電界が形成され
る。また、電極形成部４は、所要の電界分布が得られる
ように、各内面が双曲線形状に形成されている。さらに
、連結部６は、電極２により形成される多電極電界の発
生箇所から離れる外方に向けて円弧状に膨出されている
。

上記構成において、連結部６は電極形成部４に対して外
部に膨出しているので、連結部６内面において電極２間
を結ぶ沿面距離が長くなる。そのため、良好な絶縁性、
耐圧性が確保される。また、電荷は通常、連結部６の内
面の中央部に蓄積するが、連結部６での沿面距離が長い
ので連結部６に蓄積する電荷密度は相対的に低くなると
ともに、電荷の蓄積箇所が多重極電界の形成箇所から離
れることになるから、この蓄積電荷が多重極電界に及ぼ
す影響が少なくなる。

次に、この多電極電極ｌの製造方法について説明する。

予め、第２図に示す形状のマンドリルＩＯを準備する。

このマンドリルＩＯは、連結部６を形成するための第１
型材１２と電極形成部２を形成するための第２型材１４
とからなる。両型材１２．１４は、合金鋼などでできて
おり、第１型材１２は第２型材１４の端部に嵌合するよ
うに形成されて、また、第２型材１４は断面が双曲線形
状となるように精密加工されている。

多重極電極Ｉの製造に際しては、上記の第１１第２型材
Ｉ２．１４を互いに組み合わせてマンドリルＩＯを構成
す、る。そして、このマンドリルＩＯにガラス管を被せ
て加熱しつつガラス管の内部を真空ポンプで排気するこ
とにより、軟化したガラス管をマンドリル１０に密着さ
せる。その後、冷却すると、ガラスが硬化するとともに
、ガラスよりも熱膨張率の大きいマンドリル【０が収縮
する。その場合、第１型材１２と第２型材Ｉ４とは互い
に独立しているため、個別に収縮することができる。し
たがって、マンドリル１０の各型材１２．１４は冷却収
縮に伴って、第３図（ａ）に示す状態から同図（ｂ）に
示す状態に移行する。その結果、電極形成部４と連結部
６の間のくびれ部分に第１、第２型材１２．１４が引っ
掛かることなく両型材１２．１４が円滑に離型される。

そして、第１１第２型材１２．１４を取り除いた後は、
このガラス成型品の電極形成部４の内面の所要箇所に電
極２を形成することによって所期の多重極電極Ｉが得ら
れる。

なお、ガラス管としては、石英ガラス、ホウケイ酸ガラ
ス等の電気材料用ガラスを用いることかできる。また、
電極２は、ＡｇやＰｔを成分に含む導電ペーストを塗布
したり、蒸着したりして形成することができる。また、
加熱前のガラス管の内部の所要箇所に予め導電ペースト
を塗布しておけば、別途、電極２形成のための工程を設
けなくても、ガラス管の加熱時に同時に導電ペーストの
焼成による電極形成を行うことができるため有利である
。また、ガラス管内部を真空排気する代わりに、外部か
ら加圧することによりマンドリルにガラス管を密着させ
ることもできる。

このようにして得られた四重極電極ｌをたとえば質量分
析計に取り付けるような場合には、第４図に示すように
、連結部６の内部に絶縁性の保持棒１６を挿入するとと
もに、この保持棒１６に接点部材１８を設け、接点部材
１８を電極２に電気的に接続させることができる。この
ように、連結部６は、四重極電極１の位置決め兼保持手
段としての役目を果たすので、組み立て精度を高めるこ
とができる。

なお、上記の実施例では四重極電極について説明したが
、これに限定されるものではなく、八重極電極、十二重
極電極等のあらゆる多重極電極に適用することができる
。また、連結部の内面形状は、必ずしも円弧状である必
要はなく、楕円などの形状を採用することも可能である
。

（ト）効果本発明によれば、連結部への電荷蓄積による多電極電界
への影響を除くことができ、しかも、導電層間の縁面距
離が長くなるために良好な絶縁性、耐圧性が得られる。

また、連結部は、質里分析計等の装置を組み立てる際の
位置決め兼保持部材の役目を果たすので、高精度でかつ
安定度に優れた特性を発揮することができる。

また、冷却収縮時のマンドリルからの離型が円滑に行え
、さらに、多電極電界形成用の電極形成も同時に行うこ
とができるために、製品歩留まりが高く、寸法誤差も少
なく精密で、かつ、製造工数も少なくなり、量産化が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例を示すもので、第
１図は四重極電極の断面図、第２図はマンドリルの斜視
図、第３図は四重極電極の成型過程での型材の収縮状態
を説明するための断面図、第４図は四重極電極の取り付
は構造の断面図である。また、第５図および第６図は従来例を示し、第５図は四
重極電極の斜視図、第６図は他の四重極電極の断面図で
ある。 ■・・・多重極電極（四重極電極）、２・・・電極、４
・・電極形成部、６・・・連結部、１０・・マンドリル
、１２・・・第１型材、１４・・・第２型材。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多重極電界形成用の電極が設けられた複数の電極
形成部と、これらの電極形成部の互いに隣接する部分を
連結して位置関係を保持する連結部とが一体形成されて
なる多重極電極において、前記連結部は、前記電極によ
り形成される多重極電界の発生箇所から離れる外方に向
けて膨出されていることを特徴とする多重極電極。
（２）請求項１記載の連結部の成型用の第１型材と電極
形成部の成型用の第２型材とを互いに組み合わせて一つ
のマンドリルを構成し、このマンドリルにガラス管を被
せて加熱しながら該ガラス管の内部を排気もしくは外部
から加圧することによって軟化したガラス管をマンドリ
ルに密着させ、冷却後に前記マンドリルを取り除いて多
重極電極を形成することを特徴とする多重極電極の製造
方法。
（３）請求項２記載の多重極電極の製造方法において、
ガラス管の内部の所要箇所に予め導電ペーストを塗布し
てガラス管の加熱時に導電ペーストの焼成による電極形
成を同時に行うことを特徴とする多重極電極の製造方法
。