JPH0421304B2 - - Google Patents
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- JPH0421304B2 JPH0421304B2 JP60179807A JP17980785A JPH0421304B2 JP H0421304 B2 JPH0421304 B2 JP H0421304B2 JP 60179807 A JP60179807 A JP 60179807A JP 17980785 A JP17980785 A JP 17980785A JP H0421304 B2 JPH0421304 B2 JP H0421304B2
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- plate
- converter
- electron
- deflection electrode
- ion detector
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- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 産業上の利用分野
本発明は、質量分析計などに使用されるイオン
検出器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (A) Field of Industrial Application The present invention relates to an ion detector used in mass spectrometers and the like.
(ロ) 従来技術とその問題点
従来の飛行時間形質量分析計には、そのイオン
検出器としてマイクロチヤンネルプレートを用い
たものがある。(b) Prior art and its problems Some conventional time-of-flight mass spectrometers use a microchannel plate as an ion detector.
このマイクロチヤンネルプレートに対して試料
から放出されたイオンをそのまま衝突させてイオ
ンを検出する場合には、特に入射するイオンが低
速で高質量のものであると、わずかな二次電子し
か放出されないので検出効率が極端に悪くなる。
このため、従来技術では、マイクロチヤンネルプ
レートの手前に電子放出効率の高いコンバータ板
を配置し、試料から放出されたイオンをまずこの
コンバータ板に衝突させ、これにより励起されて
発生する二次電子をマイクロチヤンネルプレート
で検出することでイオンの検出効率を高めるよう
にしたものがある。このようなイオン検出器とし
ては、第2図に示すように、マイクロチヤンネル
プレートMCPの手前に複数のコンバータ板Cを
ブラインド状に配置し、いわゆるベネチアンブラ
インド形コンバータ付きイオン検出器がある。 When detecting ions by directly colliding ions emitted from a sample with this microchannel plate, only a small number of secondary electrons are emitted, especially if the incident ions are slow and high mass. Detection efficiency becomes extremely poor.
For this reason, in the conventional technology, a converter plate with high electron emission efficiency is placed in front of the microchannel plate, and the ions emitted from the sample are first collided with this converter plate, which excites and generates secondary electrons. There is a method that increases the detection efficiency of ions by detecting them with a microchannel plate. As shown in FIG. 2, such an ion detector includes a so-called Venetian blind type converter-equipped ion detector in which a plurality of converter plates C are arranged in a blind manner in front of a microchannel plate MCP.
ところが、このベネチアンブラインド形コンバ
ータ付きのイオン検出器を飛行時間形質量分析計
に使用した場合には、第3図に示すように、コン
バータ板Cがイオンの飛行方向に対して一定の傾
斜角度θで配置されているため、試料から同一時
刻に発生した同一質量のイオンでもコンバータ板
Cに衝突する場所によつて飛行距離に差△lを生
じ、その結果、マイクロチヤンネルプレートで検
出される二次電子の入射時間が異なつてきて質量
分解能が低下するという不具合を生じる。 However, when this ion detector with a Venetian blind converter is used in a time-of-flight mass spectrometer, as shown in FIG. Therefore, even if ions of the same mass are generated from the sample at the same time, there will be a difference in flight distance △l depending on the location where they collide with the converter plate C. As a result, the secondary radiation detected by the microchannel plate This causes a problem in that the incident time of electrons becomes different and the mass resolution decreases.
この不具合を解消するために、従来は、第4図
に示すようなイオン検出器が提案されている。こ
のイオン検出器では、コンバータ板Cをイオンの
入射方向に対して垂直に配置するとともに、紙面
に垂直方向に磁場をかけ、コンバータ板Cから発
生された二次電子をマイクロチヤンネルプレート
MCPに導くように構成している。このようにコ
ンバータ板Cをイオンの入射方向に対して垂直に
配置すれば、試料から同一時刻に発生した同一質
量のイオンに対してコンバータ板までの飛行距離
が等しくなるので質量分解能をある程度まで高め
ることが可能となる。 In order to solve this problem, an ion detector as shown in FIG. 4 has been proposed. In this ion detector, the converter plate C is arranged perpendicular to the direction of ion incidence, and a magnetic field is applied perpendicular to the plane of the paper, and the secondary electrons generated from the converter plate C are transferred to the microchannel plate.
It is configured to lead to MCP. If the converter plate C is arranged perpendicular to the direction of ion incidence in this way, the flight distance to the converter plate will be the same for ions of the same mass generated at the same time from the sample, increasing the mass resolution to a certain degree. becomes possible.
ところが、上記のような構成では、磁場を発生
するために大きな磁石が必要となり、しかも、検
出感度を高めるためにコンバータ板の面積を大き
くするとマイクロチヤンネルプレートの有効面積
もこれに応じて大きくせねばならず、装置全体が
大型化するという難点がある。 However, in the above configuration, a large magnet is required to generate the magnetic field, and if the area of the converter plate is increased to increase detection sensitivity, the effective area of the microchannel plate must also be increased accordingly. However, there is a problem that the entire device becomes larger.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
のであつて、質量分解能が高く、しかも、簡単で
コンパクトな構造であるにもかかわらず検出感度
の大きいイオン検出器を提供することを目的とす
る。 The present invention was made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an ion detector with high mass resolution and high detection sensitivity despite its simple and compact structure. do.
(ハ) 問題点を解決するための手段
本発明のイオン検出器は、上記の目的を達成す
るために、イオンの入射方向に対して垂直に配置
したイオン電子変換用のコンバータ板を備え、こ
のコンバータ板に直交して電子偏向電極板を配置
するとともに、この電子偏向電極板の対向位置
に、電子増倍手段を設ける一方、前記コンバータ
板の対向位置に第1メツシユを配置するととも
に、電子偏向電極板の対向位置であつて電子増倍
手段の前面に第2メツシユを配置し、前記コンバ
ータ板、前記電子偏向電極板および前記第1、第
2メツシユに電圧を印加して電場を形成するよう
にしている。(C) Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the ion detector of the present invention is provided with a converter plate for ion-electronic conversion arranged perpendicularly to the direction of ion incidence. An electron deflection electrode plate is disposed perpendicular to the converter plate, and an electron multiplier is provided at a position opposite to the electron deflection electrode plate, while a first mesh is disposed at a position opposite to the converter plate, and an electron deflection A second mesh is arranged in front of the electron multiplier at a position opposite to the electrode plate, and a voltage is applied to the converter plate, the electron deflection electrode plate, and the first and second meshes to form an electric field. I have to.
(ニ) 作用
イオンの入射方向に対して垂直にコンバータ板
が配置されているので、入射したイオンは飛行時
間に差を生じることなくコンバータ板に衝突す
る。これにより発生した二次電子は、コンバータ
板、電子偏向電極板および第1、第2メツシユに
より形成された電位分布によるレンズ効果によつ
て電子偏向電極板に対向して配置された電子増倍
手段に効率良く収束される。(d) Effect Since the converter plate is arranged perpendicular to the direction of ion incidence, the incident ions collide with the converter plate without causing any difference in flight time. The secondary electrons generated thereby are absorbed by an electron multiplier arranged opposite to the electron deflection electrode plate by a lens effect due to the potential distribution formed by the converter plate, the electron deflection electrode plate, and the first and second meshes. is efficiently converged.
(ホ) 実施例
第1図は、本発明の実施例に係るイオン検出器
の平面断面図である。同図において、符号1はイ
オン検出器、2は断面逆L字形の金属板である。
この金属板2は、イオンの入射方向に垂直に配置
された対向壁4と、この対向壁4に直交する平行
壁6と、上記対向壁6から平行壁6に平行して突
出した突出壁8とが一体形成されてなる。そし
て、対向壁4の内面にイオン電子変換用として電
子放出効率に優れたCu・Be合金板を酸化してな
るコンバータ板10が固着されており、また、平
行壁6が電子偏向電極板6とされる。(E) Embodiment FIG. 1 is a sectional plan view of an ion detector according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 is an ion detector, and 2 is a metal plate having an inverted L-shaped cross section.
This metal plate 2 includes an opposing wall 4 disposed perpendicularly to the direction of ion incidence, a parallel wall 6 perpendicular to the opposing wall 4, and a projecting wall 8 projecting from the opposing wall 6 in parallel to the parallel wall 6. are integrally formed. A converter plate 10 made of an oxidized Cu/Be alloy plate with excellent electron emission efficiency is fixed to the inner surface of the opposing wall 4 for ion-electron conversion, and the parallel wall 6 is connected to an electron deflection electrode plate 6. be done.
12,14は電場形成用として対向壁4と平行
壁6との各対向位置にそれぞれ配置された第1、
第2メツシであり、これらの第1、第2メツシユ
12,14と上記金属板2とで囲まれた内部が電
場形成用の空間部15とされる。 Reference numerals 12 and 14 indicate first electrodes disposed at opposing positions of the opposing wall 4 and the parallel wall 6, respectively, for forming an electric field.
This is a second mesh, and the interior surrounded by the first and second meshes 12 and 14 and the metal plate 2 is a space 15 for forming an electric field.
16は第1メツシユ12の外方に配置されたシ
ールド用メツシユ、18は電子偏向電極板6の対
向して第2メツシユ14の外方に配置された電子
増倍手段としてのマイクロチヤンネルプレートで
ある。 Reference numeral 16 denotes a shielding mesh placed outside the first mesh 12, and 18 a microchannel plate as an electron multiplier placed opposite the electron deflection electrode plate 6 and outside the second mesh 14. .
イオン検出器1の各部に印加する電圧は、本例
では次のように設定されている。電子偏向電極板
6を含む金属板2、コンバータ板10および第1
メツシユ12は共に負極性の同じ電圧が、第2メ
ツシユ14は負極性で絶対的に金属板2への印加
電圧よりも小さい電圧がそれぞれ印加され、ま
た、シールド用メツシユ16はアース電位に設定
される。このように各部における電圧を設定すれ
ば、空間部15における電位分布Eは図中破線で
示されるようになる。 In this example, the voltages applied to each part of the ion detector 1 are set as follows. A metal plate 2 including an electron deflection electrode plate 6, a converter plate 10 and a first
The same voltage of negative polarity is applied to both the meshes 12, the voltage of negative polarity and absolutely smaller than the voltage applied to the metal plate 2 is applied to the second mesh 14, and the shielding mesh 16 is set to earth potential. Ru. If the voltages in each part are set in this way, the potential distribution E in the space 15 will be shown by the broken line in the figure.
したがつて、図外の試料から放出されたイオン
がシールド用メツシユ16、第1メツシユ12を
通過して空間部15に入射すると、入射したイオ
ンはコンバータ板10に衝突する。この場合、イ
オンの入射方向に対して垂直にコンバータ板10
が配置されているので、入射したイオンは飛行時
間に差を生じることがない。コンバータ板10に
イオンが衝突すると、コンバータ板10からは、
このイオンに励起されて二次電子が放出される。
この発生した二次電子は、空間部15内に形成さ
れた電位分布Eによるレンズ効果によつてマイク
ロチヤンネルプレート18に効率良く収束され
る。なお、イオンがコンバータ板10に衝突する
位置によつてコンバータ板10から発生した二次
電子がマイクロチヤンネルプレート18に到達す
るまでの飛行距離に差を生じるが、二次電子の移
動速度はイオンに比較するとはるかに大きいため
に、分解能へ影響をほとんど及ぼさない。 Therefore, when ions emitted from a sample (not shown) pass through the shielding mesh 16 and the first mesh 12 and enter the space 15, the incident ions collide with the converter plate 10. In this case, the converter plate 10 is perpendicular to the direction of ion incidence.
are arranged, so there is no difference in the flight time of the incident ions. When ions collide with the converter plate 10, from the converter plate 10,
This ion is excited and secondary electrons are emitted.
The generated secondary electrons are efficiently focused on the microchannel plate 18 by the lens effect caused by the potential distribution E formed in the space 15. Note that the flight distance of the secondary electrons generated from the converter plate 10 to reach the microchannel plate 18 varies depending on the position at which the ions collide with the converter plate 10, but the movement speed of the secondary electrons varies depending on the ion. Since it is much larger in comparison, it has little effect on resolution.
この実施例では電子増倍手段としてマイクロチ
ヤンネルプレートを使用しているが、これに限定
されるものではなく、その他、たとえば光電子増
倍管とシンチレータとを組み合わせて構成するこ
ともできる。また、この実施例では空間部15は
上下に開放しているが、上下にも金属板を設け二
次電子の収束効率を高めることもできる。また、
電子偏向電極板6を金属板2と別体に構成し、コ
ンバータ板10、電子偏向電極板6、第1、第2
メツシユに個別に所定の電圧を印加して電位分布
を任意に調整できるようにしてもよい。さらに、
二次電子の収束効率を高めるためには、突出壁8
を設ける方がより好ましいが、これを省略するこ
とも可能である。 Although a microchannel plate is used as the electron multiplier in this embodiment, the present invention is not limited to this, and it is also possible to use a combination of a photomultiplier tube and a scintillator, for example. Further, in this embodiment, the space 15 is open at the top and bottom, but metal plates can also be provided at the top and bottom to increase the efficiency of convergence of secondary electrons. Also,
The electron deflection electrode plate 6 is configured separately from the metal plate 2, and the converter plate 10, the electron deflection electrode plate 6, the first and second
It is also possible to apply a predetermined voltage to each mesh individually so that the potential distribution can be adjusted as desired. moreover,
In order to increase the convergence efficiency of secondary electrons, the protruding wall 8
Although it is more preferable to provide this, it is also possible to omit this.
一方、このイオン検出器1は、飛行時間形質量
分析計に適用できる他、四重極形質量分析計や磁
場形質量分析計のイオン検出器としても使用する
ことができる。また、コンバータ板10と電子偏
向電極板6とに印加する電圧を負の高電圧にすれ
ば、Post Acceleration Detectorとして使用す
ることも可能となる。 On the other hand, this ion detector 1 can be applied to a time-of-flight mass spectrometer, and can also be used as an ion detector for a quadrupole mass spectrometer or a magnetic field mass spectrometer. Further, if the voltage applied to the converter plate 10 and the electron deflection electrode plate 6 is set to a negative high voltage, it becomes possible to use it as a post acceleration detector.
(ヘ) 効果
以上のように本発明によれば、コンバータ板が
イオンの入射方向に対して垂直に配置されている
ため、飛行時間形の質量分析装置のイオン検出器
として使用した場合にも高い分解能が得られる。
また、電子偏向電極板によるレンズ効果によりコ
ンバータ板で発生した二次電子を電子増倍手段に
効率良く収束することができるので、簡単な構造
であるにもかかわらず検出感度を大きくすること
が可能となる等の優れた効果が発揮される。(F) Effect As described above, according to the present invention, since the converter plate is arranged perpendicular to the direction of ion incidence, the converter plate can be used as an ion detector in a time-of-flight mass spectrometer. Resolution can be obtained.
In addition, the secondary electrons generated by the converter plate can be efficiently focused on the electron multiplier due to the lens effect of the electron deflection electrode plate, so detection sensitivity can be increased despite the simple structure. Excellent effects such as:
第1図は本発明の実施例のイオン検出器の平面
断面図、第2図は従来のベネチアンブラインド形
コンバータを用いたイオン検出器の構成図、第3
図は第2図のイオン検出器における入射イオンの
飛行距離差の説明図、第4図は従来の他のイオン
検出器の構成図である。
1…イオン検出器、6…電子偏向電極板、10
…コンバータ板、18…マイクロチヤンネルプレ
ート。
FIG. 1 is a plan cross-sectional view of an ion detector according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of an ion detector using a conventional Venetian blind converter, and FIG.
This figure is an explanatory diagram of the flight distance difference of incident ions in the ion detector of FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram of the configuration of another conventional ion detector. 1... Ion detector, 6... Electron deflection electrode plate, 10
...Converter plate, 18...Microchannel plate.
Claims (1)
オン電子変換用のコンバータ板を備え、このコン
バータ板に直交して電子偏向電極板を配置すると
ともに、この電子偏向電極板の対向位置に電子増
倍手段を設ける一方、前記コンバータ板の対向位
置に第1メツシユを配置するとともに、電子偏向
電極板の対向位置であつて電子増倍手段の前面に
第2メツシユを配置し、前記コンバータ板、前記
電子偏向電極板および前記第1、第2メツシユに
電圧を印加して電場を形成することを特徴とする
イオン検出器。 2 電子増倍手段はマイクロチヤンネルプレート
である特許請求の範囲第1項記載のイオン検出
器。[Claims] 1. A converter plate for ion-electron conversion is arranged perpendicularly to the direction of incidence of ions, an electron deflection electrode plate is arranged perpendicular to the converter plate, and the electron deflection electrode plate is an electron multiplier is provided at an opposing position, a first mesh is arranged at an opposite position to the converter plate, and a second mesh is arranged in front of the electron multiplier at an opposite position to the electron deflection electrode plate; An ion detector characterized in that an electric field is formed by applying a voltage to the converter plate, the electron deflection electrode plate, and the first and second meshes. 2. The ion detector according to claim 1, wherein the electron multiplier is a microchannel plate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60179807A JPS6240148A (en) | 1985-08-15 | 1985-08-15 | Ion detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60179807A JPS6240148A (en) | 1985-08-15 | 1985-08-15 | Ion detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6240148A JPS6240148A (en) | 1987-02-21 |
| JPH0421304B2 true JPH0421304B2 (en) | 1992-04-09 |
Family
ID=16072234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60179807A Granted JPS6240148A (en) | 1985-08-15 | 1985-08-15 | Ion detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6240148A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH083987B2 (en) * | 1989-01-09 | 1996-01-17 | 株式会社日立製作所 | Post-stage acceleration detector for mass spectrometer |
| US6958474B2 (en) * | 2000-03-16 | 2005-10-25 | Burle Technologies, Inc. | Detector for a bipolar time-of-flight mass spectrometer |
| CN106463336B (en) | 2014-03-31 | 2018-07-31 | 莱克公司 | With the right angle time-of-flight detector to prolong the service life |
-
1985
- 1985-08-15 JP JP60179807A patent/JPS6240148A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6240148A (en) | 1987-02-21 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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