JPS6371680A - Ion detector - Google Patents
Ion detectorInfo
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- JPS6371680A JPS6371680A JP61216035A JP21603586A JPS6371680A JP S6371680 A JPS6371680 A JP S6371680A JP 61216035 A JP61216035 A JP 61216035A JP 21603586 A JP21603586 A JP 21603586A JP S6371680 A JPS6371680 A JP S6371680A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、イオン検出器に係り、特に、正負の荷電粒子
を同−利・得、高感度、かつ定量性よく検出するのに好
適なイオン検出器に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an ion detector, and particularly to an ion detector suitable for detecting positive and negative charged particles with the same gain, high sensitivity, and good quantitative performance. Regarding ion detectors.
従来のイオン検出器は、特許第888,821号に記載
のように、イオン−電子変換器、シンチレータおよび光
電子増倍管から構成されている。この構成において、信
号としてのイオンは、まず電子に変換され、この電子が
加速されてシンチレータに照射され光に変換され、最後
に光信号が光電子増倍管で増幅され、電気信号として検
出される。A conventional ion detector consists of an ion-to-electron converter, a scintillator, and a photomultiplier, as described in Patent No. 888,821. In this configuration, ions as a signal are first converted into electrons, which are accelerated and irradiated onto a scintillator and converted into light.Finally, the optical signal is amplified by a photomultiplier tube and detected as an electrical signal. .
上記従来技術は、イオン−電子変換器で発生した二次電
子のシンチレータ表面への集束については配慮がされて
おらず、二次電子の利用効率(発生した二次電子のうち
のどれだけがシンチレータに到達するか)が低く、その
結果、検出器としての増幅率がその分だけ低くなり、信
号をパルス計数する場合には計数効率が低くなるという
問題があった。The above conventional technology does not consider the focusing of secondary electrons generated in the ion-electron converter onto the scintillator surface, and does not consider the efficiency of secondary electron utilization (how many of the generated secondary electrons ) is low, and as a result, the amplification factor of the detector is correspondingly low, resulting in a problem that the counting efficiency is low when pulse-counting signals.
本発明の目的は、従来技術での上記した問題を改良し、
検出器としての検出限界を向上させ、高感度とすること
ができ、かつ、正、負の両イオンを同一の利得で検出す
ることのできるイオン検出器を提供することにある。The purpose of the present invention is to improve the above-mentioned problems in the prior art,
It is an object of the present invention to provide an ion detector that can improve the detection limit as a detector, has high sensitivity, and can detect both positive and negative ions with the same gain.
c問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明では、以下のような
構成を採用する。すなわち、検出されるイオンを電子に
変換して出力するイオン−電子変換器と、そのイオン−
電子変換器から出力される電子を光に変換するシンチレ
ータまたは蛍光体(以下両者を含めてシンチレータと呼
ぶ)と、このシンチレータからの光を増幅して電気信号
として検出する光電変換器とからなるイオン検出器にお
いて、イオン−電子変換器とシンチレータとの間にメツ
シュ状電極または穴あき電極(以下メツシュ状電極と総
称する)を挿入し、このメツシュ状電極とシンチレータ
の表面形状を、両者の間にできる電場によって電子がシ
ンチレータに集束されるように、わん曲面どするととも
に、イオン−電子変換器を接地電位とする構成とする。c. Means for Solving Problems] In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration. That is, an ion-electron converter that converts detected ions into electrons and outputs them, and the ion-electron converter that converts the detected ions into electrons and outputs them.
Ion consists of a scintillator or phosphor (hereinafter referred to as scintillator) that converts electrons output from an electronic converter into light, and a photoelectric converter that amplifies the light from this scintillator and detects it as an electrical signal. In the detector, a mesh-like electrode or a perforated electrode (hereinafter collectively referred to as mesh-like electrode) is inserted between the ion-electron converter and the scintillator, and the surface shape of the mesh-like electrode and the scintillator is inserted between the two. The scintillator has a curved surface so that electrons are focused on the scintillator by the generated electric field, and the ion-electron converter is set at ground potential.
電子は、電場の方向と逆方向に加速される。したがって
、メツシュ状電極とシンチレータの表面形状をわん曲面
として電場の逆方向がシンチレータ表面に集束するよう
にしたことで、イオン−電子変換器で発生した二次電子
は、メツシュ状電極を通過後、シンチレータ表面に集束
するようになり、二次電子の利用効率が高くなる。また
、イオン−電子変換器を接地電位としたのは、エネルギ
ーが同一で逆極性を持つ正、食面イオンを同一エネルギ
ーで受けとめるためである。Electrons are accelerated in the opposite direction to the electric field. Therefore, by making the surface shapes of the mesh-like electrode and scintillator curved so that the opposite direction of the electric field is focused on the scintillator surface, the secondary electrons generated in the ion-electron converter pass through the mesh-like electrode. The secondary electrons become focused on the scintillator surface, increasing the efficiency of secondary electron use. Further, the reason why the ion-electron converter is set to the ground potential is to receive positive and eclipsed ions having the same energy and opposite polarity with the same energy.
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図において、1はイオン−電子変換器、2はメツシュ状
電極、3はシンチレータ4の表面に付着されたアルミニ
ウム膜、5は光電子増倍管。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1st
In the figure, 1 is an ion-electron converter, 2 is a mesh electrode, 3 is an aluminum film attached to the surface of a scintillator 4, and 5 is a photomultiplier tube.
6はメツシュ状電極2とアルミニウム膜3との間に電子
加速用の高圧電圧を印加する高圧電源である。ここで、
メツシュ状電極2とシンチレータ4の表面形状は、イオ
ン−電子変換器1で発生する二次電子7がアルミニウム
膜3上に集束するように、同一中心を持つ球面とした。Reference numeral 6 denotes a high voltage power source that applies a high voltage for electron acceleration between the mesh electrode 2 and the aluminum film 3. here,
The surface shapes of the mesh-like electrode 2 and the scintillator 4 were spherical with the same center so that the secondary electrons 7 generated in the ion-electron converter 1 were focused on the aluminum film 3.
また、光電子増倍管5は、雑音となる光電面からの熱電
子発生を少なくするように、5 nu X 8 mの比
較的小さな光の入射窓を持つ、ホトンカウンティング用
のものとした。The photomultiplier tube 5 was designed for photon counting and had a relatively small light entrance window of 5 nu x 8 m so as to reduce the generation of thermoelectrons from the photocathode, which would cause noise.
次に動作について述へる。ここでは、イオンマイクロア
ナライザの二次イオン検出を行う場合として説明する。Next, the operation will be described. Here, a case will be described in which secondary ion detection is performed using an ion microanalyzer.
まず、正イオン検出の場合について述べる。+3kVで
加速され、質量分析器8を通過したイオン9は、まず接
地電位のイオン−電子変換器1で二次電子7に変換され
る。これらの二次電子7は、メツシュ状電極2を通過し
た後、高圧電源6により印加される加速電圧により生じ
た電場の方向と逆方向に加速され、アルミニウム膜3の
表面に集束され照射される。ここで二次電子7はシンチ
レータ4に達し、光に変換される。First, the case of positive ion detection will be described. Ions 9 accelerated at +3 kV and passed through the mass spectrometer 8 are first converted into secondary electrons 7 by the ion-electron converter 1 at ground potential. After passing through the mesh-like electrode 2, these secondary electrons 7 are accelerated in the direction opposite to the direction of the electric field generated by the accelerating voltage applied by the high-voltage power supply 6, and are focused and irradiated onto the surface of the aluminum film 3. . Here, the secondary electrons 7 reach the scintillator 4 and are converted into light.
この光が光電子増倍管5によって増幅され検出される。This light is amplified and detected by the photomultiplier tube 5.
光電子増倍管5の出力を電圧パルスに変換して、パルス
の個数を計数するパルス計数方式を使用した場合、検出
すべきイオンに対する計数効率が100%に近い値を得
た。これによって検出器の検出限界を大幅に向上させる
ことができた。負イオン検出の場合は、−3kVに加速
されたイオンがイオン−電子変換器1に入射することに
なるが、上記の正イオンの場合と同様に、同一利得で検
出することができる。When a pulse counting method was used in which the output of the photomultiplier tube 5 was converted into voltage pulses and the number of pulses was counted, the counting efficiency for the ions to be detected was close to 100%. This made it possible to significantly improve the detection limit of the detector. In the case of negative ion detection, ions accelerated to -3 kV enter the ion-electron converter 1, but can be detected with the same gain as in the case of positive ions described above.
本実施例によれば、イオン−電子変換器から発生した二
次電子を集束して、効率よく利用できるため、特にホト
ンカウンティング用に低雑音とすべく光入射窓を小さく
した光電子増倍管に対しても、効率よく信号を導くこと
ができ、パルス計数方式を使用した場合、100%に近
い高い計数効率が得られ、雑音は毎秒1個以下と小さく
することができ、検出器の検出限界を大幅に向上させる
ことができる。したがって、二次イオン数個程度の極微
量成分の定量分析が可能となる。また、同一エネルギー
を持つ、正および負のイオンを同一利得で計測できるの
で、正の二次イオン強度と負の二次イオン強度を定量的
に比較することができる。According to this embodiment, the secondary electrons generated from the ion-electron converter can be focused and used efficiently, so it can be used particularly in photomultiplier tubes with a small light entrance window to achieve low noise for photon counting. However, if a pulse counting method is used, a high counting efficiency close to 100% can be obtained, and the noise can be reduced to less than 1 per second, which limits the detection limit of the detector. can be significantly improved. Therefore, it is possible to quantitatively analyze extremely trace amounts of components, such as a few secondary ions. Furthermore, since positive and negative ions having the same energy can be measured with the same gain, it is possible to quantitatively compare the positive secondary ion strength and the negative secondary ion strength.
本発明によれば
(1)イオン−電子変換器で発生した二次電子を効率よ
く利用することができ、イオン検出器として高い利得を
持つ、
(2)パルス計数方式と結合すると100%に近い計数
効率が得られる、
(3)上記(2)の場合、特に低雑音の光電子増倍管を
用いた場合でも、効率よく光を光電面に導くことができ
、毎秒1個以下の雑音で信号を検出することができ、検
出器の検出限界を大幅に向上させることができる、
(4)同一エネルギーを持つ、正および負のイオンを同
一利得で計測できる、
(5)装置が簡単でコストが低減できる、などの効果を
生じる。According to the present invention, (1) the secondary electrons generated in the ion-electron converter can be used efficiently and have a high gain as an ion detector; (2) when combined with the pulse counting method, the gain is close to 100%. (3) In the case of (2) above, even if a particularly low-noise photomultiplier tube is used, light can be efficiently guided to the photocathode, and a signal can be generated with a noise of less than one per second. (4) Positive and negative ions with the same energy can be measured with the same gain; (5) The device is simple and inexpensive. This produces effects such as reducing
第1図は本発明の一実施例の縦断面図である。 符号の説明 1・・・イオン−電子変換器 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the present invention. Explanation of symbols 1...Ion-electron converter
Claims (1)
変換器のイオン照射面から放出される二次電子を光に変
換するシンチレータと、この光を電気信号に変換して検
出する光電変換器と、上記シンチレータに二次電子加速
用電圧を供給する電圧源とからなるイオン検出器におい
て、イオン−電子変換器とシンチレータとの間にメッシ
ュ状電極が配置され、このメッシュ状電極の表面と上記
シンチレータの表面とが、二次電子をシンチレータ表面
に集束させる曲面形状に形成されていることを特徴とす
るイオン検出器。 2、前記メッシュ状電極およびシンチレータの表面が同
心の半球面に形成されていて二次電子をその中心方向に
集束させるものであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載のイオン検出器。 3、前記イオン−電子変換器が接地電位に保持されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のイオン
検出器。 4、前記光電変換器が光電子増倍管であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載のイオン検出器。 5、前記光電変換器が、光電子増倍管と、その出力を計
数するパルスカウンタとからなることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のイオン検出器。[Claims] 1. An ion-electron converter that converts ions into electrons, a scintillator that converts secondary electrons emitted from the ion irradiation surface of the converter into light, and converts this light into an electrical signal. In the ion detector, which is composed of a photoelectric converter that detects the An ion detector characterized in that the surface of the mesh electrode and the surface of the scintillator are formed into curved shapes that focus secondary electrons on the surface of the scintillator. 2. The ion detector according to claim 1, wherein the surfaces of the mesh electrode and the scintillator are formed into concentric hemispherical surfaces to focus secondary electrons toward the center thereof. . 3. The ion detector according to claim 1, wherein the ion-electron converter is held at ground potential. 4. The ion detector according to claim 1, wherein the photoelectric converter is a photomultiplier tube. 5. The ion detector according to claim 1, wherein the photoelectric converter comprises a photomultiplier tube and a pulse counter that counts the output thereof.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61216035A JPS6371680A (en) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Ion detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61216035A JPS6371680A (en) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Ion detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6371680A true JPS6371680A (en) | 1988-04-01 |
Family
ID=16682266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61216035A Pending JPS6371680A (en) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Ion detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6371680A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005004186A3 (en) * | 2003-06-26 | 2005-06-30 | Fei Co | Particle detector suitable for detecting lons and electrons |
| WO2006120005A1 (en) * | 2005-05-11 | 2006-11-16 | El-Mul Technologies Ltd. | Particle detector for secondary ions and direct and or indirect secondary electrons |
| WO2009144727A2 (en) | 2008-05-30 | 2009-12-03 | El-Mul Technologies, Ltd. | Charged particle detection system and method |
| US8164059B2 (en) | 2007-06-18 | 2012-04-24 | Fei Company | In-chamber electron detector |
| JP2012531710A (en) * | 2009-06-24 | 2012-12-10 | カール ツァイス エヌティーエス エルエルシー | Charged particle detector |
| JP2013026152A (en) * | 2011-07-25 | 2013-02-04 | Hitachi High-Technologies Corp | Electron microscope |
-
1986
- 1986-09-16 JP JP61216035A patent/JPS6371680A/en active Pending
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| EP2297763A4 (en) * | 2008-05-30 | 2012-05-30 | El Mul Technologies Ltd | SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING CHARGED PARTICLES |
| JP2012531710A (en) * | 2009-06-24 | 2012-12-10 | カール ツァイス エヌティーエス エルエルシー | Charged particle detector |
| US9000396B2 (en) | 2009-06-24 | 2015-04-07 | Carl Zeiss Microscopy, Llc | Charged particle detectors |
| JP2013026152A (en) * | 2011-07-25 | 2013-02-04 | Hitachi High-Technologies Corp | Electron microscope |
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