JPH07226184A - Mass spectrometer - Google Patents

Mass spectrometer

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Publication number
JPH07226184A
JPH07226184A JP6016092A JP1609294A JPH07226184A JP H07226184 A JPH07226184 A JP H07226184A JP 6016092 A JP6016092 A JP 6016092A JP 1609294 A JP1609294 A JP 1609294A JP H07226184 A JPH07226184 A JP H07226184A
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JP
Japan
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sample
electrode
mass spectrometer
lens
accelerating electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP6016092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naotoshi Akamatsu
直俊 赤松
Kinya Eguchi
欣也 江口
Hirokatsu Yamaguchi
裕功 山口
Masayoshi Ezawa
正義 江澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、試料と加速電極の距離を著し
く短くし、試料から生成した分子の補集効率を高めるこ
とにある。 【構成】レーザー光集光用レンズ22を有するイオン加
速電極40、または中心部にメッシュ電極を有するフレ
ネルレンズを備える質量分析計。
(57) [Summary] [Object] An object of the present invention is to significantly shorten the distance between a sample and an accelerating electrode and to enhance the efficiency of collecting molecules generated from the sample. A mass spectrometer equipped with an ion acceleration electrode 40 having a lens 22 for condensing a laser beam, or a Fresnel lens having a mesh electrode at the center.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体等の電子部品に
付着(汚染)する微小有機物の分析を行なう装置で、特
にレーザを用いてイオン化をおこなう質量分析計に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for analyzing minute organic substances adhering (contaminating) to electronic parts such as semiconductors, and more particularly to a mass spectrometer for performing ionization using a laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の質量分析計は特開平4−1540
39号公報に記載のように、図4の構成図に示すように
なっていた。1は質量分析部、2は試料、6はレーザ光
源、8は観察照明用光源、18は真空室、21bはイオ
ンビーム、22は集光レンズ、24は光反射ミラー、2
4aはイオン透過孔、26は試料台、30はイオンリフ
レクタ、34はイオン検出器、40はイオン加速電極で
ある。レーザ光源6から発生したレーザ光は、集光レン
ズ22と光反射ミラー24により、試料2上に集光され
る。このレーザ光で励起されたイオンは光反射ミラー2
4中央のイオン通過孔24aを通り、質量分析部1で質
量分析される。
2. Description of the Related Art A conventional mass spectrometer is disclosed in JP-A-4-1540.
As described in Japanese Patent Laid-Open No. 39, the structure shown in FIG. 1 is a mass spectroscope, 2 is a sample, 6 is a laser light source, 8 is a light source for observation illumination, 18 is a vacuum chamber, 21b is an ion beam, 22 is a condenser lens, 24 is a light reflection mirror, 2
4a is an ion transmission hole, 26 is a sample stage, 30 is an ion reflector, 34 is an ion detector, and 40 is an ion acceleration electrode. The laser light generated from the laser light source 6 is condensed on the sample 2 by the condenser lens 22 and the light reflection mirror 24. Ions excited by this laser light are reflected by the light reflection mirror 2
4 Passes through the ion passage hole 24a at the center, and is mass analyzed by the mass spectrometric section 1.

【0003】図4に示す本従来装置では、試料2とイオ
ン加速電極40の間に、集光レンズ22が有るため、試
料とイオン加速電極の間の距離が開きすぎ、試料から脱
離した分子を効率良く集めることが著しく困難である。
In the conventional apparatus shown in FIG. 4, since the condenser lens 22 is provided between the sample 2 and the ion accelerating electrode 40, the distance between the sample and the ion accelerating electrode is too wide, and the molecules desorbed from the sample are removed. Is extremely difficult to collect efficiently.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置では、試
料と加速電極の間に集光レンズが存在するために、試料
と加速電極の間を開ける必要があり、従って試料から生
成した分子を効率良く質量分析計に送ることが著しく困
難である。本発明の目的は試料と加速電極の距離を著し
く短くし、試料から生成した分子の補集効率を高めるこ
とにある。
In the above-mentioned conventional apparatus, since the condenser lens exists between the sample and the accelerating electrode, it is necessary to open the space between the sample and the accelerating electrode. Good to send to mass spectrometer is extremely difficult. An object of the present invention is to significantly shorten the distance between the sample and the accelerating electrode and increase the collection efficiency of molecules generated from the sample.

【0005】また加速電極を試料に近づけた場合、集光
レンズと加速電極が非常に接近し、イオン加速領域の電
場が大きく乱れる。このため質量分解能及びイオン収集
効率が大きく低下してしまう。本発明では、イオン加速
電極と集光レンズを完全に一体化することにより、この
課題の解決をはかる。
When the accelerating electrode is brought close to the sample, the condenser lens and the accelerating electrode come very close to each other, and the electric field in the ion accelerating region is greatly disturbed. As a result, mass resolution and ion collection efficiency are greatly reduced. In the present invention, this problem is solved by completely integrating the ion acceleration electrode and the condenser lens.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、加速電極とレーザー集光用レンズを一体化した。一
体化、以下にあげる2つの方法でおこなった。
In order to solve the above object, an accelerating electrode and a laser focusing lens are integrated. The integration was performed by the following two methods.

【0007】1.図2に示す様に、集光用レンズを加速
電極に完全に埋め込んだ。これによって試料と電極との
距離を短く出来るようにした。このため、試料から生成
した分子の補集効率を高めることができる。また、対物
レンズを傾斜させ、イオンの通過する通路から外して設
置し、イオンを効率良く質量分析計に送るようにした。
1. As shown in FIG. 2, the condenser lens was completely embedded in the acceleration electrode. This made it possible to shorten the distance between the sample and the electrode. Therefore, the efficiency of collecting molecules generated from the sample can be increased. Also, the objective lens was tilted and installed so as to be removed from the passage through which the ions pass so that the ions could be efficiently sent to the mass spectrometer.

【0008】またレンズを電極に完全に埋め込むことに
より、レンズの電場にたいする影響を極力へらし、分解
能の低下を防いだ。
Further, by completely embedding the lens in the electrode, the influence on the electric field of the lens is minimized and the deterioration of the resolution is prevented.

【0009】2.同じ目的を達成するために、図3に示
す様な加速電極を有するフレネルレンズを用いて、加速
電極と試料の距離を短く出来るようにした。また、中央
部を網状の加速電極を配置し、イオンを効率良く質量分
析計に送るようにした。
2. In order to achieve the same object, a Fresnel lens having an accelerating electrode as shown in FIG. 3 is used so that the distance between the accelerating electrode and the sample can be shortened. Further, a reticulated accelerating electrode is arranged in the central portion so that the ions can be efficiently sent to the mass spectrometer.

【0010】この場合レンズ及び電極は板状になり、加
速領域の電場はまったく乱れず、分解能の低下はまった
くおこらない。
In this case, the lens and the electrode have a plate shape, the electric field in the acceleration region is not disturbed at all, and the resolution is not deteriorated at all.

【0011】[0011]

【作用】集光されたレーザ照射で、試料の非常に微小な
領域(約1μmφ)から生成してくる分子ビームは、拡
がりを持って進む。従って、加速電極と試料の間の距離
が長くなると、この拡がりのため、電極による加速領域
に入ってくる分子数が大幅に減ってしまう。従来の装置
では、加速電極と試料の間に対物レンズがあるため、構
造上、加速電極と試料の距離が長くなる。しかし、本発
明では、対物レンズを埋め込んだ加速電極または、加速
電極を有するフレネルレンズを用いるので、試料と加速
電極との距離を、レンズの作動距離まで近づけることが
でき、これにより、効率的に、加速領域に分子を導くこ
とが可能となる。
Function The molecular beam generated from the extremely small area (about 1 μmφ) of the sample by the focused laser irradiation advances with divergence. Therefore, when the distance between the accelerating electrode and the sample becomes long, this spread greatly reduces the number of molecules entering the accelerating region by the electrode. In the conventional apparatus, since the objective lens is provided between the accelerating electrode and the sample, the distance between the accelerating electrode and the sample becomes long due to the structure. However, in the present invention, since the accelerating electrode in which the objective lens is embedded or the Fresnel lens having the accelerating electrode is used, the distance between the sample and the accelerating electrode can be brought close to the working distance of the lens. , It becomes possible to guide the molecule to the acceleration region.

【0012】さらに集光レンズが、電極に埋め込まれて
いるため、レンズによる加速領域の電場の乱れが少な
く、分解能の低下を避けることができる。
Further, since the condenser lens is embedded in the electrode, the disturbance of the electric field in the acceleration region due to the lens is small, and the deterioration of resolution can be avoided.

【0013】フレネルレンズを用いる場合は、イオンの
進行方向に対してほぼ平行な電場が形成されるので、さ
らに分解能の高いスペクトルを得ることができる。
When a Fresnel lens is used, an electric field that is substantially parallel to the traveling direction of ions is formed, so that a spectrum with higher resolution can be obtained.

【0014】[0014]

【実施例】【Example】

[実施例1]図1、図2に本発明の実施例の構成図を示
す。図1は全体図、図2は電極部を拡大した図である。
1は質量分析部、2は試料、6a、6bはレーザ光源、
7a、7bはレーザ光、8は試料照明用光源、9は試料
照明光、10はTVカメラ、11はハーフミラー、15
はカメラレンズ、16a、16bは光反射ミラー、17
は光路、18は真空室、19は真空容器、21aは分子
ビーム、21bはイオンビーム、24は光反射ミラー、
26は試料台、30はイオンリフレクタ、34はイオン
検出器である。40は加速電極、22は加速電極に埋め
込まれた集光レンズである。
[Embodiment 1] FIGS. 1 and 2 are block diagrams showing an embodiment of the present invention. 1 is an overall view, and FIG. 2 is an enlarged view of an electrode portion.
1 is a mass spectrometer, 2 is a sample, 6a and 6b are laser light sources,
7a and 7b are laser lights, 8 is a sample illumination light source, 9 is sample illumination light, 10 is a TV camera, 11 is a half mirror, and 15
Is a camera lens, 16a and 16b are light reflecting mirrors, 17
Is an optical path, 18 is a vacuum chamber, 19 is a vacuum container, 21a is a molecular beam, 21b is an ion beam, 24 is a light reflection mirror,
26 is a sample stage, 30 is an ion reflector, and 34 is an ion detector. Reference numeral 40 is an accelerating electrode, and 22 is a condenser lens embedded in the accelerating electrode.

【0015】質量分析時にはレーザ光源6aからのレー
ザ光7aは集光レンズ22により試料2上に集光され
る。これにより励起された分子ビーム21aは、質量分
析部1に入射する。ここでレーザ光源6bからのレーザ
光7bで分子ビームがイオン化され、イオンビーム21
bとなる。このイオンビーム21bはイオンリフレクタ
ー30で反射され、イオン検出器34に入射する。レー
ザ光7bを照射してから、イオンがイオン検出器34に
到着するまでの時間を測定することによって、イオン飛
行時間がわかる。これにより、イオンの質量分析ができ
る。
At the time of mass analysis, the laser light 7a from the laser light source 6a is condensed on the sample 2 by the condenser lens 22. The molecular beam 21 a thus excited enters the mass spectrometric unit 1. Here, the molecular beam is ionized by the laser beam 7b from the laser light source 6b, and the ion beam 21
b. The ion beam 21b is reflected by the ion reflector 30 and enters the ion detector 34. The ion flight time can be known by measuring the time from the irradiation of the laser beam 7b to the arrival of the ions at the ion detector 34. This enables mass spectrometry of ions.

【0016】試料観察時には、試料照明用光源8からの
光を、集光レンズ22から試料上に入射させる。これに
よる試料の像をTVカメラ10により観察する。
At the time of observing the sample, the light from the light source 8 for illuminating the sample is made incident on the sample from the condenser lens 22. The resulting image of the sample is observed by the TV camera 10.

【0017】本実施例では図2に示す様に、集光レンズ
22を埋め込んだ電極を加速電極40として使う。この
場合加速電極40と試料2の距離は極めて短くできる。
このため試料から脱離してきた分子を効率良く質量分析
部におくることができ、感度の向上がはかれる。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the electrode in which the condenser lens 22 is embedded is used as the acceleration electrode 40. In this case, the distance between the acceleration electrode 40 and the sample 2 can be made extremely short.
Therefore, the molecules desorbed from the sample can be efficiently sent to the mass spectrometric section, and the sensitivity can be improved.

【0018】また集光レンズ22が電極に埋め込まれて
いるため、電場の乱れが少なく、分解能の高いスペクト
ルを得ることができる。
Further, since the condenser lens 22 is embedded in the electrode, the disturbance of the electric field is small and a spectrum with high resolution can be obtained.

【0019】[実施例2]図3に本発明の実施例2にお
ける電極部の拡大図を示す。本実施例では、中央部に穴
を開け、網状電極41を付けたフレネルレンズ42を、
加速電極とした。この場合薄いフレネルレンズを使うこ
とにより加速電極47と試料2との間の距離がさらに短
くなり、脱離してきた分子をより効率良く質量分析部に
おくることができ、感度の向上がはかれる。
[Embodiment 2] FIG. 3 shows an enlarged view of an electrode portion in Embodiment 2 of the present invention. In the present embodiment, a Fresnel lens 42 having a hole in the center and a mesh electrode 41 is
The acceleration electrode was used. In this case, by using a thin Fresnel lens, the distance between the accelerating electrode 47 and the sample 2 is further shortened, and the desorbed molecules can be efficiently sent to the mass spectrometric section, and the sensitivity can be improved.

【0020】またフレネルレンズ42と試料2との間に
できる電場は、ほぼイオンの進行方向に平行な電場とな
るので、電場の乱れはほとんどなく、きわめて分解能の
高いスペクトルを得ることができる。
Further, since the electric field formed between the Fresnel lens 42 and the sample 2 is an electric field substantially parallel to the traveling direction of the ions, there is almost no disturbance of the electric field, and a spectrum with extremely high resolution can be obtained.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明では電極と試料との距離を、集光
レンズの作動距離まで近づけることができ、試料から脱
離してきた分子を効率良く質量分析器におくることがで
き、高感度な分析が可能となる。
According to the present invention, the distance between the electrode and the sample can be brought close to the working distance of the condenser lens, and the molecules desorbed from the sample can be efficiently sent to the mass spectrometer, and the sensitivity is high. Analysis is possible.

【0022】また電極と集光レンズを一体化し、集光レ
ンズの加速領域の電場に対する影響が少なくなり、質量
分解能の高いスペクトルを得ることが可能となる。
Further, by integrating the electrode and the condenser lens, influence on the electric field in the acceleration region of the condenser lens is reduced, and a spectrum with high mass resolution can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の系統図である。FIG. 1 is a system diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】実施例1の加速電極部の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of an accelerating electrode unit according to the first embodiment.

【図3】実施例2の加速電極部の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of an accelerating electrode portion according to a second embodiment.

【図4】従来装置の系統図である。FIG. 4 is a system diagram of a conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…質量分析部、 2…試料、 6…レーザ光源、 7…レーザ光、 8…試料照明用光源、 9…試料照明光、 10…TVカメラ、 11…ハーフミラー、 13…切替ミラー、 15…カメラレンズ、 16…光反射ミラー、 17…光路、 18…真空室、 19…真空容器、 21a…分子ビーム、 21b…イオンビーム、 22…集光レンズ、 24…光反射ミラー、 30…イオンリフレクタ、 34…イオン検出器、 34a…イオン通過孔、 40…加速電極、 41…網状電極、 42…フレネルレンズ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mass spectrometry part, 2 ... Sample, 6 ... Laser light source, 7 ... Laser light, 8 ... Sample illumination light source, 9 ... Sample illumination light, 10 ... TV camera, 11 ... Half mirror, 13 ... Switching mirror, 15 ... Camera lens, 16 ... Light reflecting mirror, 17 ... Optical path, 18 ... Vacuum chamber, 19 ... Vacuum container, 21a ... Molecular beam, 21b ... Ion beam, 22 ... Condensing lens, 24 ... Light reflecting mirror, 30 ... Ion reflector, 34 ... Ion detector, 34a ... Ion passage hole, 40 ... Accelerating electrode, 41 ... Reticulated electrode, 42 ... Fresnel lens.

フロントページの続き (72)発明者 江澤 正義 千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製 作所電子デバイス事業部内Front page continued (72) Inventor Masayoshi Ezawa 3300 Hayano, Mobara-shi, Chiba Hitachi Ltd. Electronic Devices Division

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】試料を励起するレーザ光源と、試料の観察
照明用光源と、前記各光源からの光を試料に導く光反射
ミラーと、試料が配置される試料台と、試料から放出さ
れたイオンを加速する加速電極と、加速されたイオンを
反射するイオンリフレクタと、イオンリフレクタで反射
されたイオンを検出するイオン検出器とを備えた質量分
析計において、レーザー集光用レンズと前記加速電極が
一体となっていることを特徴とする質量分析計。
1. A laser light source for exciting a sample, a light source for observing and illuminating the sample, a light reflection mirror for guiding light from each of the light sources to the sample, a sample stage on which the sample is arranged, and a light emitted from the sample. In a mass spectrometer equipped with an accelerating electrode for accelerating ions, an ion reflector for reflecting the accelerated ions, and an ion detector for detecting the ions reflected by the ion reflector, a lens for laser focusing and the accelerating electrode A mass spectrometer characterized by being integrated.
【請求項2】請求項1において、集光レンズを埋め込ん
だ加速電極を備えたことを特徴とする質量分析計。
2. A mass spectrometer according to claim 1, further comprising an accelerating electrode in which a condenser lens is embedded.
【請求項3】請求項1において、加速電極を有するフレ
ネルレンズを備えたことを特徴とする質量分析計。
3. A mass spectrometer according to claim 1, further comprising a Fresnel lens having an accelerating electrode.
【請求項4】請求項3において、網状の加速電極を有す
るフレネルレンズを備えたことを特徴とする質量分析
計。
4. The mass spectrometer according to claim 3, further comprising a Fresnel lens having a reticulated acceleration electrode.
【請求項5】請求項4において、網状電極を中央部に有
するフレネルレンズを備えたことを特徴とする質量分析
計。
5. The mass spectrometer according to claim 4, further comprising a Fresnel lens having a mesh electrode in the central portion.
JP6016092A 1994-02-10 1994-02-10 Mass spectrometer Pending JPH07226184A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009076222A (en) * 2007-09-19 2009-04-09 Hitachi Ltd Ion source, concentrator using the same, and method of operating ion source
WO2019220553A1 (en) * 2018-05-16 2019-11-21 株式会社島津製作所 Time-of-flight mass spectrometer
JP2022541672A (en) * 2020-02-10 2022-09-26 浙江迪譜診断技術有限公司 Laser and coaxial ion excitation device

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