CN100587896C

CN100587896C - 电子射线源装置

Info

Publication number: CN100587896C
Application number: CN200710001275A
Authority: CN
Inventors: 川名修一
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2027-01-11
Also published as: JP4720536B2; CN101026079A; JP2007227255A; US20080073556A1; US7550719B2

Abstract

本发明可以准确地预测、判定电子射线源装置热丝的断线、变形，防止先前的装置中因更换仍可使用的热丝而导致的不必要的资源消耗及更换费用的产生，并且防止因突然断线或变形产生时的后追处理而导致的工序混乱，从而减少测定时间、保养管理工时。通过热丝电流测定电路来一直测定热丝电流，并通过运算电路来一直运算点灯时间为零时的热丝电流与当前的热丝电流之比，当该比低于预定的界限比时，判定热丝到达寿命时间，而且，当该比超过预定的上限比时，判定为热丝异常，并在显示器中显示恰当的信息。

Description

电子射线源装置

技术领域

本发明是关于一种质量分析仪、气相色谱质量分析仪的离子源等在分析领域、原子力领域、真空领域、半导体领域等之中具备热电子放出用的热丝的电子射线源装置。

背景技术

以下，以气相色谱质量分析计用离子源(例如，参照专利文献1)为例，通过图4来说明先前的电子射线源装置的构造及运转。图4是表示上述离子源的主要构造的剖面图，并且也记入了与离子源的动作相关联的周边电路。离子源是通过通常的真空排气装置(未图示)来排气，从而在真空中运转。热丝F通过由热丝电源1所提供的电力而受到加热，放出热电子。所放出的热电子流(以下，记作放射电流)，通过在热丝F与箱形离子化室2之间由电子加速电源3所施加的100伏特左右的电子加速电压，而朝向离子化室2加速，从离子化室2上所设的其中一个开口入射至离子化室2内，并从离子化室2的与上述开口相反的一侧上所设的另一个开口流出，而聚集到电子集电极(electron collector)4中。为了有效地将放射电流收集到电子集电极4中，多数情况下会在离子源中，在放射电流的行进方向上施加例如数mT左右的磁场(未图示)。如果热电子碰撞到电子集电极4时所产生的二次电子(secondary electron)流入至其他电极例如离子化室2等中，则外观的放射电流会减少相应的二次电子的放出量，从而在与标准的放射电流之间产生误差，但是，由于在离子化室2与电子集电极4之间由集电极电源5施加有通常为数十伏特的电压，所产生的二次电子受到处于接地电位即相对性负电位的离子化室2的斥力，而再次被电子集电极4吸引，因此，二次电子的影响不会发生。

由电子集电极4所聚集的放射电流值，在通过放射电流计6进行计测、显示的同时提供给放射控制器7。放射控制器7的输出反馈(回授)给热丝电源1，来增减热丝电源1的输出。即，当入射于电子集电极4中的放射电流多于规定的值时，放射控制器7控制热丝电源1的输出，以降低热丝F的加热电力。而且，当入射于电子集电极4中的放射电流少于规定的值时，放射控制器7控制热丝电源1的输出以增加热丝F的加热电力。

在离子化室2的侧面，从样品导入口8导入测定样品。测定样品通过放射电流而在离子化室2内离子化，并从离子导出口9向图的背面方向导出，而入射于质量分选部(未图示)中进行质量分析。热丝F的一部分因加热使用而升华，因此需要反复地更换。通常，热丝F的更换时期是通过假定标准的放射电流，而由在该放射电流下使用时的热丝F的累积点灯时间来决定的。

[专利文献1]日本专利特开平11-86778号公报

先前的电子射线源装置的构造及运转如上所述，但在该构造中，由于单纯地根据累积点灯时间来决定热丝的更换时期，因此会因也更换掉仍有余力的热丝而导致资源的浪费，并且也会增加更换的费用。即，如上所述，先前的更换时期是通过假定标准的放射电流，而由在该放射电流下使用时的热丝的累积点灯时间来决定的。然而，多数情况下，放射电流会因使用条件不同而发生变更，而累积点灯时间与热丝的消耗并未形成一对一的对应，因此预测的精度较低，例如，在较少的放射电流下使用时会浪费地更换掉仍残留有寿命的热丝，因而如上所述，会发生资源的浪费，而成为更换费用增加的原因。与此相反，在放射电流较大的使用条件下使用时，热丝会在较短的累积点灯时间内断线，因此会因意外的断线而使分析等作业中断，导致工序被扰乱。

而且，在先前的构造中，无法对应于每个热丝的品质偏差。即，由于品质管理上的问题，例如，即便寿命比标准热丝短的特定的热丝快要断线时，由于在先前的装置中也不可能从外部事先预测到此情况，因此只能在断线发生后采取必要的对策，从而使分析等操作中断，导致工序的延迟。而且，同样由于品质管理上的问题，例如，即便因特定的热丝使用中的变形或短路而导致分析特性等变化或不稳定时，也与上述断线的情况相同，由于不可能从外部事先预测，因此解析数据后才开始判明特性变化或不稳定，通过试误装置的检修才开始判明热丝并无问题、或判明热丝的变形等，由于确认时需要时间，因此用以进行上述确认的时间加上确认后的修理及再分析等的时间，而使工序的延迟增大。本发明的目的在于提供一种解决这样的问题的方法。

发明内容

为了解决上述课题，本发明是一种电子射线源装置，其具备产生由热电子构成的放射电流的热丝及收集上述放射电流的集电子电极，且一直控制热丝电流以获得规定的放射电流，此电子射线源装置具备一直测定热丝电流，并且侦测并显示下述状况的机构，即，提供规定的放射电流的热丝电流相对于使用最初的提供规定的放射电流的热丝电流之比下降至预定的临限值或预定的临限值以下(权利要求1)。或者此电子射线源装置具备一直测定热丝电流，并且侦测并显示下述状况的机构，即，提供规定的放射电流的热丝电流的单位时间减少量即热丝电流的减少速度超过预定的临限值(权利要求2)。而且，在上述的电子射线源装置中，具备侦测并显示下述状况的机构，即，提供规定的放射电流的热丝电流相对于使用最初的提供规定的放射电流的热丝电流之比上升至预定的临限值或预定的临限值以上(权利要求3)。而且，在上述的电子射线源装置中，具备下述机构，该机构根据提供规定的放射电流的热丝电流相对于使用最初的提供规定的放射电流的热丝电流之比，来计算出剩余热丝寿命，并加以显示(权利要求4)。进一步，在上述的电子射线源装置中，具备下述机构，该机构根据提供规定的放射电流的热丝电流的单位时间减少量即热丝电流的减少速度，来计算出剩余热丝寿命，并加以显示(权利要求5)。

通过利用上述的电子射线源装置，可以事先侦测、显示因热丝的损耗所导致的断线。而且，通过利用上述的电子射线源装置，可以检测、显示因热丝的变形、短路所导致的异常发生。进一步，通过利用上述的电子射线源装置，可以使测定者得知热丝的剩余寿命。

[发明的效果]

根据本发明，与先前根据机械的点灯时间所进行的更换相比，可以通过基于客观资料的高精度的热丝寿命预测来实现准确的热丝更换，从而减少浪费的更换，使资源的浪费及更换费用减少。而且，由于可以实现与每个热丝的品质偏差相对应的每个热丝断线的事先预测，因此可以根据预测而预先将分析作业编入工序管理中，而不会产生因分析作业的突然停止、中断或再作业所引起的工序的延迟。而且，可以即时侦测出热丝的变形等异常而在异常产生后可立即进行处理，从而不会造成用以进行先前的后追的热丝异常确认作业的时间浪费，可使工序的延迟最小。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的结构的图。

图2是表示点灯时间与热丝电流的关系的一例的图。

图3是表示本发明的实施例2的结构的图。

图4是表示先前的电子射线源装置的结构的一例的图。

1：热丝电源 2：离子化室

3：电子加速电源 4：电子集电极

5：集电极电源 6：放射电流计

7：放射控制器 8：样品导入口

9：离子导出口 11：热丝电流测定电路

12、12N：运算电路 13：显示器

F：热丝

具体实施方式

本发明所提供的电子射线源装置具有如下所述的特征。第1特征是下述点：所述电子射线源装置具备一直测定热丝电流，并且侦测并显示下述状况的机构，即，提供规定的放射电流的热丝电流相对于使用最初的提供规定的放射电流的热丝电流之比下降至预定的临限值或预定的临限值以下。第2特征是下述点：所述电子射线源装置具备一直测定热丝电流，并且侦测并显示下述状况的机构，即，提供规定的放射电流的热丝电流的单位时间减少量即热丝电流的减少速度超过预定的临限值。

第3特征是下述点：在权利要求1或2所述的电子射线源装置中，具备侦测并显示下述状况的机构，即，提供规定的放射电流的热丝电流相对于使用最初的提供规定的放射电流的热丝电流之比上升至预定的临限值或预定的临限值以上。第4特征是下述点：在权利要求1所述的电子射线源装置中，具备下述机构，该机构根据提供规定的放射电流的热丝电流相对于使用最初的提供规定的放射电流的热丝电流之比，来计算出剩余热丝寿命，并加以显示。第5特征是下述点：在权利要求2所述的电子射线源装置中，具备下述机构，该机构根据提供规定的放射电流的热丝电流的单位时间减少量即热丝电流的减少速度，来计算出剩余热丝寿命，并加以显示。因此，具备这些特征的形态是最佳形态。

[实施例1]

以下，按照图示例来说明。图1是表示本发明的实施例1的剖面图。在图1中，与图4相同符号的零件的构造及运转标示成与图4相同。由热丝F所放出的放射电流从离子化室2的其中一个开口入射于离子化室2内，并从离子化室2的与上述开口相反的一侧上所设的另一个开口流出，而聚集到电子集电极4中。由电子集电极4所聚集的放射电流值在由放射电流计6进行计测、显示的同时提供给放射控制器7。放射控制器7的输出反馈给热丝电源1而将放射电流保持为规定值。

通过热丝电流测定电路11而一直对热丝电流进行测定，并通过运算电路12，在每一固定时间，例如每1秒，存储着开始时热丝电流(即，点灯时间为零时的热丝电流)及现在的热丝电流。图2(A)中表示在放射电流为90μA时，点灯时间(在图中为记号T，时间单位为hr)与正常的热丝电流(在图中为记号I，电流单位为安培)的关系之一例(摘录并制表)。另外，在图2(A)的表的右列中表示有ΔI/ΔT的值，在实施例2中将对此进行说明。

在图2(A)中可知，在一直保持着放射电流为90μA的情况下的热丝电流，随着点灯时间的增加，因热丝F的损耗而成单调方式逐渐减少。因此，预先通过实验而确定一种作为使用界限的热丝电流相对于开始时的热丝电流之界限减少比(例如0.94)，使用运算电路12来存储、运算此界限减少比以及时时刻刻的比并进行比较，以此，在热丝F到达使用界限，即，上述比小于界限减少比时，可以由运算电路12来产生到达减少界限的信号。

而且，预先就标准特性的热丝，而测定记录有提供规定的放射电流的热丝电流相对于使用最初的提供规定的放射电流的热丝电流之时时刻刻的减少比、及减少比与剩余寿命时间的代表关系，使用运算电路12将实际测定时的时时刻刻的电流减少比与标准的热丝的电流减少比进行比较，使用上述标准的热丝的减少比与剩余寿命时间的代表关系，将某电流减少比时的热丝F的剩余寿命时间视为标准的热丝的剩余寿命时间，可在显示器13上显示剩余寿命时间的适当的信息。进一步，可以在运算电路12中设置警报产生电路(未图示)，以产生警报并传达给测定者。

在使放射电流增加时，热丝F的损耗增加，而自动在较短的点灯时间显示到达减少界限的信号。在使放射电流减少时，热丝F的损耗也减少，可使用的点灯时间变长，而通过本发明至产生到达减少界限的信号为止时的点灯时间会自动变长，因此可以防止浪费的热丝F的更换。

图2(B)是表示因热丝F的变形或内部短路等所导致的热丝电流的不规则变化之一例。在该例中，热丝电流与点灯时间一起增加，在点灯时间为674(在图中为任意单位)时变得无法使用。因此，对应于图2(A)的情况而使用一种与确定上述界限减少比相类似的方法，来确定热丝电流的上限比(例如，1.12)，在超过此上限比时由运算电路12产生到达上限的信号，以此，可以显示热丝F的异常已发生，而且可以传达给测定者。进一步，辨别热丝电流是否处于以上述界限减少比为下限值，且以上限比为上限值的变动范围内，在超过此变动范围时，例如超过上限值时产生热丝异常产生信息，而在低于下限值时则产生热丝寿命到达信息，以此可以将界限减少比及上限比这两者的检测及两者的显示一体化。

[实施例2]

图3是表示本发明实施例2的剖面图。在图3中标注有与图1相同符号的零件的构造或运转是与图1者相同，因此省略对相同符号的零件的详细说明。

通过热丝电流测定电路11而一直对热丝电流进行测定，热丝电流的单位时间减少量即热丝电流的减少速度是由运算电路12N所计算出的，并存储所必须的值。图2(A)表示正常的热丝F的热丝电流的减少速度(ΔI/ΔT)之一例。在图2(A)的表的右列中表示有ΔI/ΔT的值(绝对值，×10,000)。ΔT是使用该行的点灯时间(图中的记号I)减去其上一行的点灯时间之后所得的值，ΔI与此相同，是使用该行的热丝电流(图中的记号T)减去其上一行的热丝电流之后所得的值，从而计算出该行的ΔI/ΔT。

例如，就点灯时间为678(hr)的这一行进行说明，将点灯时间678(hr)减去其上一行的点灯时间550(hr)而得的值128(hr)作为ΔT、将热丝电流3.06(安培)减去其上一行的热丝电流3.066(安培)而得的值-0.006(安培)作为ΔI，计算出ΔI/ΔT，获得负0.000047。在图2(A)的表中，表示有如上所述将该值(减少速度)乘以10,000而作为绝对值的值0.47。以下，将上述乘以10,000而作为绝对值的值记为减少速度D。

由图2(A)可知，减少速度D随着点灯时间的增加，因热丝F的损耗而逐渐增大。因此，预先通过实验来确定作为使用界限的热丝电流的界限减少速度(以下，上述减少速度与减少速度D的关系相同，将界限减少速度乘以10,000而作为绝对值的值记为界限减少速度DC)，在实际测定时使用运算电路12N来存储、运算时时刻刻的减少速度D的值，并在运算电路12N内一直比较减少速度D与界限减少速度DC(例如，1.8)的大小，以此，将减少速度D超过界限减少速度DC时的时间点作为热丝F的使用界限，从而可以在该时间点上由运算电路12N产生到达界限减少速度DC的信号，并在显示器13上显示适当的信息。

而且，可以使用运算电路12N，将实际测定的减少速度D的梯度，与预先通过实验所确定的标准热丝的减少速度D的梯度进行比较，使用预先求得的标准热丝的减少速度D的值与标准热丝剩余寿命时间的代表关系，将此代表关系视为实际测定的热丝F的剩余寿命时间，并在显示器13上显示适当的信息。

进一步，也可以在运算电路12N中设置警报产生电路(未图示)，产生警报，并传达给测定者。在使放射电流增加时热丝F的损耗增加，而自动在较短的点灯时间显示到达界限减少速度DC的信号。在使放射电流减少时热丝F的损耗也减少，可使用的点灯时间变长，然而，通过本发明，至到达界限减少速度DC的信号产生为止的点灯时间会自动变长，因此可以防止浪费的热丝F的更换。针对因热丝F的变形或内部短路等所导致的热丝电流的不规则变化，可以应用与实施例1所说明的相同的机构。即，确定热丝电流的上述上限比(例如，1.12)，在超过上限比时由运算电路12N产生到达上限的信号，以此可以显示出热丝F已发生异常，而且可以传达给测定者。

进一步，判别上述减少速度D是否在其初始值至界限减少速度DC为止的变动范围内，并判别热丝电流相对于使用开始时的值之比是否在1至上述上限比为止的变动范围内，在超过各变动范围时，例如在超过上限比时产生热丝异常产生信息，在超过界限减少速度DC时产生热丝寿命到达信息，以上述方式可以将热丝寿命及热丝异常这两者的检测及两者的显示一体化。

本发明并不限定于上述实施例，进一步可以列举各种变形实施例。例如，也可以在运算电路12、运算电路12N、及显示器13等中利用个人电脑等通用要素或其一部分。实施例中的热丝剩余寿命的显示也可以是热丝更换时期的显示。而且，各显示信息除了可以使用文字以外，或者也可以进行彩条等的色差显示以加至文字上。

而且，在寿命到达或异常产生时使热丝自动熄灭，而且，在内置了两个或两个热丝的电子射线源装置等之中，也可以自动切换热丝。进一步，在上述实施例中，通过气相色谱质量分析仪用的离子源而对本发明的构造进行了说明，然而，本发明的应用并不限定于气相色谱质量分析仪，而可以广泛地应用于具有热丝的离子源或电子源中。本发明包含所有这些离子源或电子源。

[产业上的可利用性]

本发明可适用于质量分析仪、气相色谱质量分析仪的离子源等在分析领域、原子力领域、真空领域、半导体领域等中具备热电子放出用的热丝的电子射线源装置中。

Claims

1.一种电子射线源装置，其包括产生由热电子构成的放射电流的热丝及收集上述放射电流的集电子电极，且一直控制热丝电流以获得规定的放射电流，此电子射线源装置的特征在于包括一直测定热丝电流，并且侦测并显示下述状况的机构，即，提供规定的放射电流的热丝电流相对于使用最初的提供规定的放射电流的热丝电流之比降低至预定的临限值或预定的临限值以下。

2.一种电子射线源装置，其包括产生由热电子构成的放射电流的热丝及收集上述放射电流的集电子电极，且一直控制热丝电流以获得规定的放射电流，此电子射线源装置的特征在于包括一直测定热丝电流，并且侦测并显示下述状况的机构，即，提供规定的放射电流的热丝电流的单位时间减少量超过预定的临限值。

3.如权利要求1或2所述的电子射线源装置，其特征在于包括侦测并显示下述状况的机构，即，提供规定的放射电流的热丝电流相对于使用最初的提供规定的放射电流的热丝电流之比上升至预定的临限值或预定的临限值以上。

4.一种电子射线源装置，其包括产生由热电子构成的放射电流的热丝及收集上述放射电流的集电子电极，且一直控制热丝电流以获得规定的放射电流，并且预先就标准特性的热丝，测定记录有提供规定的放射电流的热丝电流相对于使用最初的提供规定的放射电流的热丝电流之时时刻刻的减少比、及减少比与剩余热丝寿命时间的代表关系，此电子射线源装置的特征在于包括下述机构，该机构测定使用中的热丝的提供规定的放射电流的热丝电流相对于使用最初的提供规定的放射电流的热丝电流之减少比，并使用有关上述标准特性的热丝的减少比与剩余热丝寿命时间的代表关系，来预测、计算出使用中的热丝的剩余热丝寿命时间，并加以显示。

5.一种电子射线源装置，其包括产生由热电子构成的放射电流的热丝及收集上述放射电流的集电子电极，且一直控制热丝电流以获得规定的放射电流，并且预先就标准特性的热丝，测定记录有提供规定的放射电流的热丝电流之时时刻刻的单位时间减少量、及减少量与剩余寿命时间的代表关系，此电子射线源装置的特征在于包括下述机构，该机构测定使用中的热丝的提供规定的放射电流的热丝电流的单位时间减少量，并使用有关上述标准特性的热丝的代表关系，来预测、计算出使用中的热丝的剩余热丝寿命时间，并加以显示。