JPS5841623B2 - 質量分析装置のイオン検出器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は質量分析装置において、イオン源から放出さ
れ偏向を受けた各質量数のイオンを複数個の検出部で個
別に検出するイオン検出器に関する。

質量分析を行なう装置としては、偏向型方向集束質量分
析装置と呼ばれるものが多く使用されている。

第１図はその原理を示したもので、質量分析すべきイオ
ン源１かも放出されたイオンビーム２を偏向部（マグネ
ット）３に通す。

この場合、各質量数のイオンはそのエネルギー、質量数
および偏向部３のマグネットの形状、強度分布などによ
って定まる固有の軌道４を通り、なめらかな曲面５上に
集束してスペクトルを作る。

従ってその各集束位置■■・・・■にイオン検出素子を
置けば、各質量数のイオンが検出でき、質量分析を行な
うことが可能である 従来のこの種の装置においては、各質量数のイオンを検
出するために、それぞれ独立した複数個のイオン検出素
子を所定の位置に配置するようにしていた。

しかしながら、この方法では各イオン検出素子の位置決
めが非常に困難であり、製作性が悪く再現性に欠けると
いう難点がある。

そこで、測定すべき質量数の種類より少とい個数のイオ
ン検出素子を用い、イオンビームを走査して共通のイオ
ン検出素子でそれぞれの質量数のイオンを検出するもの
も考えられているが、イオンビームを走査する必要から
装置の複雑化を招き、また装置としての安定性が悪くな
る欠点があった。

この発明は上記したような点に鑑みてなされたもので、
各質量数のイオンを検出するための複数個のイオン検出
電極を共通基板上に配列形成することによって製作性、
再現性を向上させ、かつ装置の簡略化と安定化を図るよ
うにした質量分析装置のイオン検出器を提供しようとす
るものである。

以下この発明を実施例により詳細に説明する。

第２図はこの発明の一実施例を示したもので、ａは断面
図、ｂは基板上面から見た平面図である。

１１は共通基板であって、例えば石英ガラスのような絶
縁材料からなる。

この基板１１の表面形状は第１図の曲面５に一致してい
ることが最も望ましいが、この例では簡単のため平面と
している。

この共通基板１１上の所定位置に所定形状のイオン検出
電極１２が複数個配列形成されている。

共通基板１１を第１図の軌道４と交叉するように、例え
ば曲面５０法線に沿って配置したとき、共通基板１１上
に各質量数のイオンスペクトルができる。

上記のイオン検出電極１２の位置および形状は、この各
スペクトルの位置および形状と合致するように定める。

なお、このスペクトルの位置および形状は、計算または
写真撮影によって容易に求めることができる。

イオン検出電極１２には、それぞれリード線１３を介し
て出力端子電極１４が接続されている。

共通基板１１上にはさらに、少なくともイオン検出電極
１２相互間をシールドするためのシールド電極１５が形
成されている。

この場合、シールド電極１５は図示の如く各イオン検出
電極１２の周囲を囲むように形成すると一層効果的であ
る。

一方、必らずしも必要なものではないが、この例では共
通基板１１の上方、すなわちイオン検出電極１２の前方
（イオン入射側）に、イオン検出電極１２と対向した位
置にスリット１６を有する金属板１１が配置されている
。

これらシールド電極１５および金属板１７は接地電位に
保たれるものとする。

上記の如く構成されたイオン検出器を前述したように第
１図の軌道４と交叉する如く配置すると、第２図ａに矢
印で示されるように各質量数のイオンが金属板１７に設
けられたスリット１６を通ってイオン検出電極１２に達
する。

この結果、イオン電流がリード線１３を介して出力端子
電極１４から取出される。

このイオン電流は、図示してないが負荷抵抗によって電
圧信号に変換された後、増幅器などを経て何らかの表示
手段に供給される。

このようにして質量分析を行なうことができる。

ところで、イオン検出電極１２は共通基板１１上に比較
的近接して複数個形成されるため、イオン相互の漏れ込
みなどの相互干渉による絶縁抵抗の低下が問題となる。

この絶縁抵抗は回路的には前記の負荷抵抗と並列の抵抗
として作用するから、これが低下することは負荷抵抗の
値を見掛は上減少させ、分析誤差の原因となる。

その点、実施例の構成によればイオン検出電極１２相互
間にシールド電極１５を配置したため、その相互干渉が
なくなり、絶縁抵抗を十分高く保つことができ、またイ
オン検出電極１２の相互間隔を所要の小さな寸法に選ぶ
ことが容易となる。

さらに、前記実施例の構成によればスリット１６を有す
る金属板１７をイオン検出電極１２の前方に配置したこ
とにより、特に各イオンの質量数が近接していたり、分
析すべきイオンの種類が多い場合等のように高い分解能
が要求される場合でも、各イオン検出電極１２に入射す
べき質量数の相異なるイオンの一部が他のイオン検出電
極に入射することを防止できる。

また、イオン検出電極１２で発生した二次電子も金属板
１１で吸収されるので、他のイオン検出電極１２に流れ
込むことはない。

これらのことからも分析誤差を少なくできることが明ら
かである。

なお、この発明によるイオン検出器を使用するときは、
所定位置に固定してもよいが、微細調整可能な位置調整
機構を介して取付けるようにしてもよい。

第３図にこの発明の他の実施例を示す。

第２図の実施例と異なる主な点は、共通基板１１に複数
個の凹部１８を設け、これらの凹部１８の底面にイオン
検出電極１２を形成したことである。

このようにすればイオン検出電極１２どうしは共通基板
１１によっても隔離されることになるので、その相互干
渉をより一層少なくできる。

またこの例では、シールド電極１５は板状（円筒状でも
よい）に形成され、共通基板１１を下側から貫通してイ
オン検出電極１２相互間に入り込む形となっている。

さらに第２図の金属板１７に代えて金属膜１７′を共通
基板１１の表面に形成し、凹部１８の上の部分にスリッ
ト１６を形成している。

このようにしても第２図の実施例と同様な効果が得られ
ることは明らかである。

なお、第３図においてはシールド電極１５と金属膜１１
′とが離れているが互いに接続してもよい。

以上のように、この発明では共通基板上に各質量数のイ
オンを検出する複数個のイオン検出電極を配列形成した
一体構造のイオン検出器としたため、独立した複数個の
イオン検出素子を設けるようにした従来のものと比較し
て位置決めが非常に簡単となる。

すなわち、イオン検出電極の相対位置関係は検出器の製
作段階で決定されるから、質量分析装置の組立時にはイ
オン検出器が全体として所定の位置に配置されればよく
、従来のようなイオン検出素子の個別の位置調整を必要
としない。

しかも、イオン検出電極、シールド電極、出力端子電極
等の各種電極やリード線等は、すべてメツキ、真空蒸着
、イオンコーティング等の技術により薄膜として共通基
板上に形成し得る。

従って同一マスクを用いて再現性よくイオン検出器を製
作することが可能であり、量産性にも富むものである。

また、この発明によるイオン検出器は上述したように多
数のイオン検出電極を容易に形成できることと、位置決
めが簡単であることから、測定すべき質量数の種類に見
合った個数のイオン検出電極を何らの制約なく備えるこ
とが可能である。

このためイオンビームを走査する手段が不要となるので
、質量分析装置の簡略化が図れ、またその安定性を向上
させることができる。

さらにまた、この発明によればシールド電極、さらには
イオン検出電極と対向する位置にスリットを有した金属
板または金属膜を備えたことによって、複数個のイオン
検出電極を共通基板上に近接して形成したことに伴う問
題を解決し、分析誤差を最小限に抑えることができると
いう利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は偏向型方向集束質量分析装置の原理を示す図、
第２図ａ、 ｂはこの発明の一実施例を示すイオン検
出器の断面図、および平面図、第３図はこの発明の他の
実施例を示す断面図である。 １１・・・共通基板、１２・・・イオン検出電極、１３
・・・リード線、１４・・・出力端子電極、１５・・・
シールド電極、１６・・・スリット、１７・・・スリッ
ト付金属板、１７′・・・スリット付金属膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 共通基板上に複数個のイオン検出電極を配列形成す
   るとともに、少なくともこれらのイオン検出電極相互間
   にシールド電極を配置してなることを特徴とする質量分
   析装置のイオン検出器。 ２ 共通基板上に被数個のイオン検出電極を配列形成す
   るとともに、少なくともこれらのイオン検出電極相互間
   にシールド電極を配置し、さらにイオン検出電極の形成
   面前方に、イオン検出電極と対向した位置にスリットを
   有する金属板または金属膜を配置してなることを特徴と
   する質量分析装置のイオン検出器。