CN113588762A - 离子检测器及质量分析装置 - Google Patents
离子检测器及质量分析装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113588762A CN113588762A CN202110464955.2A CN202110464955A CN113588762A CN 113588762 A CN113588762 A CN 113588762A CN 202110464955 A CN202110464955 A CN 202110464955A CN 113588762 A CN113588762 A CN 113588762A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dynode
- secondary electrons
- ion detector
- incident
- ions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/025—Detectors specially adapted to particle spectrometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/06—Electrode arrangements
- H01J43/10—Dynodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J43/00—Secondary-emission tubes; Electron-multiplier tubes
- H01J43/04—Electron multipliers
- H01J43/06—Electrode arrangements
- H01J43/18—Electrode arrangements using essentially more than one dynode
- H01J43/22—Dynodes consisting of electron-permeable material, e.g. foil, grid, tube, venetian blind
Abstract
本发明提供一种离子检测器,其具备第一倍增极、第二倍增极、闪烁体、导电层和光电增倍管。第一倍增极接收离子的入射并释放带电粒子。第二倍增极被赋予负电位,并且接收来自第一倍增极的带电粒子的入射并射出二次电子。闪烁体具有来自第二倍增极的二次电子入射的电子入射面,且将二次电子转换成光。导电层配置于电子入射面。光电增倍管检测来自闪烁体的光。
Description
技术领域
本发明的至少一个方式涉及离子检测器。本发明的另一方式涉及质量分析装置。
背景技术
已知有检测正离子或负离子的离子检测器(例如,参照日本特开昭63-276862号公报及日本特开平4-233151号公报)。日本特开昭63-276862号公报中公开的离子检测器具备:通过正离子的碰撞而释放二次电子的倍增极、通过负离子的碰撞而释放二次电子的倍增极、二次电子入射的闪烁体、检测由闪烁体产生的光的光电增倍管。日本特开平4-233151号公报中公开的离子检测器具备:接收负离子的入射并产生正离子的第一转换倍增极、将来自第一转换倍增极的正离子转换成电子的第二转换倍增极、检测来自第二转换倍增极的电子的二次电子增倍管。
发明内容
为了实现离子检测器的长寿命化,期望采用至少两个结构。即,期望采用离子检测器具备闪烁体、检测由该闪烁体发出的光的光电增倍管的结构、和可较低地设定对闪烁体赋予的电位的结构。因此,期望离子检测器中采用如下结构,无论检测对象的离子是正离子或负离子的哪一种,均将检测对象的离子转换成电子,光电增倍管检测利用闪烁体从该电子转换的光。
为了实现离子检测器的长寿命化,还期望采用另一结构。即,期望离子检测器具备可承受长期间的使用的二极管的结构。因此,期望离子检测器中采用如下结构,无论检测对象的离子是正离子或负离子的哪一种,均将检测对象的离子转换成电子,二极管检测转换的电子。
日本特开昭63-276862号公报公开有闪烁体和光电增倍管,但未公开将从检测对象的负离子转换的正离子转换成电子的结构。日本特开平4-233151号公报未公开闪烁体和光电增倍管。日本特开昭63-276862号公报及日本特开平4-233151号公报均未公开作为离子检测器的二极管。
本发明的第一~第三方式的目的在于,提供长寿命化的离子检测器。本发明的第四方式的目的在于,提供具备长寿命化的离子检测器的质量分析装置。
第一方式提供一种离子检测器,检测入射的离子,其中,具备:第一倍增极,其接收离子的入射并释放带电粒子;第二倍增极,其被赋予负电位,并且接收来自第一倍增极的带电粒子的入射并射出二次电子;闪烁体,其具有来自第二倍增极的二次电子入射的电子入射面,将二次电子转换成光;导电层,其配置于电子入射面;和光电增倍管,其检测来自闪烁体的光。
根据所述第一方式,离子检测器具备闪烁体和检测由该闪烁体发出的光的光电增倍管。离子检测器具备第一及第二倍增极。第一倍增极接收离子的入射并释放带电粒子。第二倍增极接收来自第一倍增极的带电粒子的入射并射出二次电子。来自第二倍增极的二次电子入射于闪烁体。因此,闪烁体即使在赋予的电位较低的状态下,也将入射的二次电子转换成光。可较低地设定赋予于闪烁体的电位,因此,实现离子检测器的长寿命化。
所述第一方式中,闪烁体也可以具有射出光的射出面。光电增倍管也可以具有使来自射出面的光入射的光入射窗口。射出面也可以与光入射窗口接近地配置。
在该情况下,降低从闪烁体入射于光电增倍管的光的光学损失降低。因此,即使在赋予于光电增倍管的电位较低的情况下,也确保光电增倍管中的光检测灵敏度。
所述第一方式中,在离子为正离子的情况下,第一倍增极也可以被赋予负电位并将正离子转换成二次电子,第二倍增极也可以使来自第一倍增极的二次电子入射于闪烁体的电子入射面。
在该情况下,入射于离子检测器的正离子利用第一及第二倍增极转换成二次电子。转换的二次电子入射于闪烁体。因此,闪烁体即使在赋予的电位较低的状态下,也能够将入射的二次电子可靠地转换成光。
所述第一方式中,在离子为负离子的情况下,第一倍增极也可以被赋予正电位并将负离子转换成正离子,第二倍增极也可以将来自第一倍增极的正离子转换成二次电子,且使二次电子入射于闪烁体的电子入射面。
在该情况下,入射于离子检测器的负离子利用第一及第二倍增极转换成二次电子。来自第二倍增极的二次电子入射于闪烁体。因此,闪烁体即使在赋予的电位较低的状态下,也将入射的二次电子可靠地转换成光。
所述第一方式中,闪烁体也可以被赋予负电位。赋予于第二倍增极的负电位的大小也可以比赋予于闪烁体的负电位的大小大。
在该情况下,对闪烁体赋予比赋予于第二倍增极的负电位的大小低的电位。
所述第一方式中,在离子为正离子的情况下,赋予于第二倍增极的负电位的大小也可以是赋予于第一倍增极的负电位的大小和赋予于闪烁体的负电位的大小之间的大小。
在该情况下,对第二倍增极赋予比赋予于第一倍增极的负电位的大小低的电位。
所述第一方式中,光电增倍管也可以具有赋予阴极电位的侧管。导电层也可以与侧管电连接。
在该情况下,闪烁体的电位与光电增倍管的阴极电位大致相同。利用一个电源,向闪烁体和光电增倍管供给电力。电源的数被减少。
所述第一方式也可以具备覆盖第二倍增极的罩。罩也可以具有使来自第一倍增极的带电粒子穿过的第一通过口和使来自第二倍增极的二次电子穿过的第二通过口。
在该情况下,从第二倍增极射出的二次电子更可靠地朝向闪烁体。
所述第一方式也可以具备筛网,其被赋予负电位,并且覆盖第一通过口。
在该情况下,筛网抑制二次电子穿过第一通过口且从第二倍增极朝向第一倍增极。从第二倍增极射出的二次电子更可靠地朝向闪烁体。
所述第一方式中,第一倍增极也可以与包含第二倍增极、第二通过口、闪烁体的电子入射面的假想平面分开地配置。来自第一倍增极的带电粒子也可以从与假想平面交叉的方向入射于第二倍增极。
在该情况下,从第二倍增极射出的二次电子难以朝向第一倍增极。从第二倍增极射出的二次电子更可靠地朝向闪烁体。
第二方式提供一种离子检测器,检测入射的离子,其具备:第一倍增极,其接收离子的入射并释放带电粒子;第二倍增极,其被赋予负电位,并且接收来自第一倍增极的带电粒子的入射并射出二次电子;二极管,其具有来自第二倍增极的二次电子入射的电子入射面,并检测入射的二次电子。
根据所述第二方式,离子检测器具备二极管。第一倍增极接收离子的入射并释放带电粒子。第二倍增极接收来自第一倍增极的带电粒子的入射并射出二次电子。来自第二倍增极的二次电子入射于二极管。二极管可承受长期间的使用,因此,实现离子检测器的长寿命化。
所述第二方式中,在离子为正离子的情况下,第一倍增极也可以被赋予负电位并将正离子转换成二次电子,第二倍增极也可以使来自第一倍增极的二次电子入射于电子入射面。
在该情况下,入射于离子检测器的正离子被第一及第二倍增极转换成二次电子。转换的二次电子入射于二极管。二极管可靠地检测入射的二次电子并输出电信号。
所述第二方式中,在离子为负离子的情况下,第一倍增极也可以被赋予正电位并将负离子转换成正离子,第二倍增极也可以将来自第一倍增极的正离子转换成二次电子,并使二次电子入射于电子入射面。
在该情况下,入射于离子检测器的负离子被第一及第二倍增极转换成二次电子。来自第二倍增极的二次电子入射于二极管。二极管可靠地检测入射的二次电子并输出电信号。
所述第二方式也可以还具备覆盖第二倍增极的罩。罩也可以具有使来自第一倍增极的带电粒子穿过的第一通过口和使来自第二倍增极的二次电子穿过的第二通过口。
在该情况下,从第二倍增极射出的二次电子更可靠地朝向二极管。
所述第二方式也可以还具备筛网,其被赋予负电位,并且覆盖第一通过口。
在该情况下,筛网抑制二次电子穿过第一通过口且从第二倍增极朝向第一倍增极。从第二倍增极射出的二次电子更可靠地朝向二极管。
所述第二方式中,第一倍增极也可以与包含第二倍增极、第二通过口、电子入射面的假想平面分开地配置。来自第一倍增极的带电粒子也可以从与假想平面交叉的方向入射于第二倍增极。
在该情况下,从第二倍增极射出的二次电子难以朝向第一倍增极。从第二倍增极射出的二次电子更可靠地朝向二极管。
所述第二方式也可以具备配置二极管的基板和驱动二极管的驱动电路。驱动电路也可以包含一端与二极管的阳极电连接,且另一端接地的电阻元件。电阻元件也可以与二极管及基板分开。
在该情况下,以与二极管及基板分开的方式配置电阻元件,因此,电阻元件所产生的热难以传播至二极管。因此,二极管的增益难以降低。
第三方式提供一种离子检测器,检测入射的离子,其具备:第一倍增极,其接收离子的入射并释放带电粒子;第二倍增极,其被赋予负电位,并且接收来自第一倍增极的带电粒子的入射并射出二次电子;检测部,其具有来自第二倍增极的二次电子入射的电子入射面,且检测入射的二次电子。
根据所述第三方式,离子检测器具备检测入射的二次电子的检测部。第一倍增极接收离子的入射并释放带电粒子,第二倍增极接收来自第一倍增极的带电粒子的入射并射出二次电子。来自第二倍增极的二次电子入射于检测部。检测部可构成可承受长期间的使用的结构,因此,实现离子检测器的长寿命化。
第四方式提供一种质量分析装置,具备:离子化部,其将试样进行离子化;质量分析部,其仅使来自离子化部的离子中检测对象的离子穿过;所述离子检测器,其检测来自质量分析部的检测对象的离子。
根据所述第四方式,质量分析装置具备长寿命化的离子检测器。因此,实现质量分析装置的长寿命化。
通过以下给出的详细描述和附图,将对本发明进行更全面的理解,这些附图和附图仅为了举例说明而给出的,因此,不应视为是对本发明的限制。
根据以下给出的详细描述,本发明的应用范围将变得更显而易见。然而,应该理解的是,详细说明和具体实施例虽然表示本发明的实施方式,但仅是通过举例说明的方式给出,因此,在本发明的精神和范围内的各种改变和修改对于本领域技术人员而言是显而易见的。
附图说明
图1是表示一实施方式的质量分析装置的结构的概略图。
图2是表示离子检测器的立体图。
图3是表示支承体的图。
图4是表示闪烁体及光电增倍管的截面结构的图。
图5是表示第二倍增极及罩的截面结构的图。
图6是表示离子检测器的图。
图7是表示离子检测器的第一变形例的图。
图8是表示离子检测器的第二变形例的图。
图9是表示离子检测器的第二变形例的图。
图10是表示离子检测器的第三变形例的图。
图11是表示离子检测器的第四变形例的图。
图12是表示二极管的驱动电路的等效电路的图。
图13是表示二极管的驱动电路的等效电路的图。
图14是表示二极管的驱动电路的等效电路的图。
图15是表示离子检测器的第五变形例的图。
具体实施方式
在下文中,参考附图详细地描述本发明的实施例。在下面的描述中,对相同的元件或具有相同功能的元件标注相同的符号,并省略重复的说明。
参照图1~图5说明本实施方式的质量分析装置1的结构。图1是表示本实施方式的质量分析装置的概略图。图2是表示离子检测器的立体图。图3是表示支承体的图。图4是表示闪烁体和光电增倍管的截面结构的图。图5是表示第二倍增极及罩的截面结构的图。
如图1所示,质量分析装置1具备:试样导入部2、离子化部3、质量分析部4、离子检测器5和信号处理部6。试样导入部2将试样P1导入离子化部3。离子化部3对从试样导入部2导入的试样P1进行离子化。离子化部3将离子化的试样P2导入质量分析部4。质量分析部4例如具有四重极型分析仪,仅使检测对象的离子P3穿过。检测对象的离子P3入射于离子检测器5。离子检测器5检测入射的离子P3。信号处理部6对来自离子检测器5的检测信号SG1进行处理。
质量分析装置1具备框体7。框体7收容离子化部3、质量分析部4和离子检测器5。本实施方式中,框体7为真空腔室。质量分析装置1具备电源体8。电源体8向离子检测器5供给电力EP1。电源体8例如为多个电源的集合体。
如图2及图3所示,离子检测器5具备第一倍增极10、第二倍增极20、检测部30和支承体60。检测部30具有闪烁体(scintillator)40和光电增倍管50。第一倍增极10接收检测对象的离子P3的入射并释放带电粒子P4。第二倍增极20接收来自第一倍增极10的带电粒子P4的入射并射出二次电子P5。检测部30检测从第二倍增极20入射的二次电子P5。本实施方式中,带电粒子P4为正离子或二次电子。图2中,省略支承体60的图示。
检测部30中,闪烁体40将来自第二倍增极20的二次电子P5转换成光。闪烁体40将转换的光向光电增倍管50射出。光电增倍管50检测来自闪烁体40的光。光电增倍管50具有多个电极58。多个电极58中,任一电极将光电增倍管50的检测信号SG1向信号处理部6传播(参照图1)。多个电极58中,其它任一电极将来自电源体8的电力向检测部30传播。闪烁体40和光电增倍管50可以相互分开地配置,也可以具有相互一体地结合的结构。闪烁体40例如由有机材料或无机材料构成。有机材料例如为塑料。无机材料例如为酸硫化钆、氧化锌、或氮化镓。
检测部30在第二方向D2上与第二倍增极20分开。检测部30和第二倍增极20的距离较小,以使来自第二倍增极20的二次电子P5更可靠地入射于闪烁体40。检测部30和第二倍增极20的第二方向D2上的距离例如为4mm。图2及图3中,离子P3、带电粒子P4及二次电子P5移动的各路径的一例以实线及虚线表示。离子P3、带电粒子P4及二次电子P5各自以箭头示意性地表示。表示离子P3、带电粒子P4及二次电子P5各自的箭头为了容易在附图上观察各箭头而与上述的路径分开地表示。
支承体60具有第一倍增极10、第二倍增极20和检测部30。支承体60具有:形成有进入口61的基部62、与基部62连结支承部64、66、68。本实施方式中,第一倍增极10和第二倍增极20及检测部30在第一方向D1上夹着基部62并相互位于相反侧。基部62例如由不锈钢构成。基部62的电位设定成接地电位。
支承部64将第一倍增极10支承于基部62。第一倍增极10以在第一方向D1上释放带电粒子P4的方式被支承部64支承。穿过了进入口61的带电粒子P4朝向第二倍增极20。支承部64包含绝缘材料。支承部64将第一倍增极10和基部62电绝缘。
支承部66将第二倍增极20支承于基部62。第二倍增极20以穿过了进入口61的带电粒子P4入射的方式被支承部66支承。第二倍增极20接收带电粒子P4的入射并射出二次电子P5。支承部66包含绝缘材料。支承部66将第二倍增极20和基部62电绝缘。第一倍增极10和第二倍增极20的第一方向D1上的距离例如为20~40mm。本实施方式中,第一倍增极10和第二倍增极20的第一方向D1上的距离为23mm或35mm。
支承部68将检测部30支承于基部62。来自第二倍增极20的二次电子P5沿着第二方向D2前进,并入射于检测部30的闪烁体40。闪烁体40以二次电子P5入射的面朝向第二方向D2的方式配置。支承部68包含绝缘材料。支承部68将检测部30和基部62电绝缘。支承部64、66、68所包含的绝缘材料例如为陶瓷或PEEK(聚醚醚酮)。
离子检测器5中,根据入射的检测对象的离子P3是正离子还是负离子,第一倍增极10利用电源体8赋予负或正的电位。在检测对象的离子P3为正离子的情况下,第一倍增极10利用电源体8赋予负电位。赋予了负电位的第一倍增极10导入正离子。第一倍增极10将导入的正离子转换成二次电子。转换的二次电子入射于第二倍增极20。在检测对象的离子P3为负离子的情况下,第一倍增极10利用电源体8赋予正电位。赋予了正电位的第一倍增极10导入负离子,并将导入的负离子转换成正离子。转换的正离子入射于第二倍增极20。作为离子P3的正离子及负离子相对于第一倍增极10的表面10a大致垂直地入射。从第一倍增极10释放的带电粒子P4从第一倍增极10的表面10a向大致垂直方向释放。第一倍增极10为例如由金属材料构成的电极。本实施方式中,第一倍增极10由铝、不锈钢、或Cu-Be合金构成。第一倍增极10例如呈现板状。
第二倍增极20利用电源体8赋予负电位。在检测对象的离子P3为正离子的情况下,第二倍增极20将来自第一倍增极10的二次电子向闪烁体40射出。在检测对象的离子P3为负离子的情况下,第二倍增极20导入来自第一倍增极10的正离子。第二倍增极20将导入的正离子转换成二次电子P5。转换的二次电子P5入射于闪烁体40。第二倍增极20为例如由金属材料构成的电极。本实施方式中,第二倍增极20由铝、不锈钢、或Cu-Be合金构成。第二倍增极20例如呈现板状。
闪烁体40利用电源体8赋予负电位。在离子P3为正离子的情况下,如上所述,利用第一倍增极10从正离子转换的二次电子入射于闪烁体40。闪烁体40将来自第一倍增极10的二次电子转换成光。在离子P3为负离子的情况下,如上所述,利用第二倍增极20从正离子转换的二次电子P5入射于闪烁体40。闪烁体40将从第二倍增极20入射的二次电子P5转换成光。
如图4所示,在离子检测器5中,闪烁体40具有电子入射面42和射出面44。离子检测器5具有配置于电子入射面42的导电层46。利用电源体8对导电层46赋予负电位。来自第二倍增极20的二次电子P5入射于导电层46,并穿过导电层46。穿过了导电层46的二次电子P5入射于闪烁体40的电子入射面42,并从电子入射面42进入闪烁体40内。闪烁体40将二次电子P5转换成光。闪烁体40转换的光从射出面44向光电增倍管50射出。本实施方式中,电子入射面42和射出面44在第二方向D2上相互对置。导电层46设置于电子入射面42上。导电层46为例如由金属材料构成的蒸镀膜。本实施方式中,导电层46由铝构成。
光电增倍管50检测来自闪烁体40的光。光电增倍管50具有形成有开口52的侧管54。开口52形成于侧管54的一端。侧管54以开口52朝向闪烁体40的方式配置于闪烁体40。光电增倍管50具有光入射窗口55。来自闪烁体40的光穿过开口52,并入射于光入射窗口55。向光入射窗口55入射来自射出面44的光。光入射窗口55配置于开口52。光电增倍管50将入射于光入射窗口55的光转换成电子。光电增倍管50对光电转换的电子进行增倍。利用电源体8对光电增倍管50赋予负电位。光入射窗口55与闪烁体40的射出面44接近地配置。本说明书中的“接近”包含例如以下的两个方式。光入射窗口55经由射出面44和硅油等进行光学耦合。光入射窗口55和射出面44的间隔较小。
对侧管54赋予光电增倍管50的阴极电位。导电层46与侧管54电连接。本实施方式中,由导电膏构成的连接体56将导电层46和侧管54电连接。连接体56以覆盖闪烁体40和光电增倍管50的边界的方式。在将导电层46和侧管54电连接的情况下,闪烁体40的电位与侧管54的电位大致相同。本实施方式中,闪烁体40和光电增倍管50利用连接体56构成一体化的检测部30。射出面44和光入射窗口55相互进行光学耦合。
离子检测器5中,电源体8根据入射的检测对象的离子P3是正离子还是负离子,变更赋予于第一倍增极10的电位的极性,并且调整对第一倍增极10、第二倍增极20和闪烁体40赋予的电位的大小。在检测对象的离子P3为正离子的情况下,对第一倍增极10赋予的电位例如约为-12kV。对第二倍增极20赋予的电位例如约为-5kV。对闪烁体40赋予的电位例如设定成0kV~-1kV的范围。本实施方式中,对第二倍增极20赋予的负电位的大小是对第一倍增极10赋予的负电位的大小和对闪烁体40赋予的负电位的大小之间的大小。对第二倍增极20赋予的负电位的大小比对闪烁体40赋予的负电位的大小大。本说明书中的“负电位的大小”是指负电位的大小的绝对值。例如,“对第二倍增极20赋予的负电位的大小比对闪烁体40赋予的负电位的大小大”是指“对第二倍增极20赋予的负电位的绝对值比对闪烁体40赋予的负电位的绝对值大”。
在检测对象的离子P3为负离子的情况下,对第一倍增极10赋予的电位例如约为12kV。对第二倍增极20赋予的电位例如约为-5kV。对闪烁体40赋予的电位例如设定成0kV~-1kV的范围。本实施方式中,在检测对象的离子P3为负离子的情况下,对第二倍增极20赋予的负电位的大小也比对闪烁体40赋予的负电位的大小大。电源体8向第一倍增极10、第二倍增极20、闪烁体40供给电力,并且也向光电增倍管50供给电力。本实施方式中,电源体8为4个电源的集合体。
如图2及图5所示,离子检测器5具备覆盖第二倍增极20的罩70。罩70具有:侧壁71a、侧壁71b、相互对置的一对端壁72a、72b、底壁73。本实施方式中,第二倍增极20收容于底壁73,并与罩70一体化。第二倍增极20和罩70一体化的结构体ST1例如呈现中空的三棱柱形状。结构体ST1中,第二倍增极20的底部20b和底壁73构成中空三棱柱的一侧面。各侧壁71a、71b构成中空三棱柱的另一侧面。各端壁72a、72b构成中空三棱柱的一底面。
如图2所示,结构体ST1中,侧壁71a按照与第一方向D1及第二方向D2交叉的第三方向D3延伸,将一对端壁72a、72b相互连结。在侧壁71a上形成有第一通过口75。第一通过口75例如位于侧壁71a的中央区域。第一通过口75使来自第一倍增极10的带电粒子P4穿过。结构体ST1中,侧壁71b按照第三方向D3延伸,将一对端壁72a、72b相互连结。在侧壁71b上形成有第二通过口76。第二通过口76例如位于侧壁71b的中央区域。第二通过口76使来自第二倍增极20的二次电子P5穿过。来自第一倍增极10的带电粒子P4穿过进入口61。穿过了进入口61的带电粒子P4穿过第一通过口75并入射于第二倍增极20。来自第二倍增极20的二次电子P5穿过第二通过口76并入射于检测部30。
离子检测器5具备覆盖第一通过口75的筛网77。筛网77被赋予负电位。对筛网77赋予的电位例如与对第二倍增极20赋予的电位为同电位。对筛网77赋予的电位例如约为-5kV。基部62的电位设定成接地电位,因此,对筛网77赋予的电位比基部62的电位低。筛网77例如由金属材料构成。本实施方式中,筛网77由不锈钢构成。
如图5所示,第二倍增极20相对于第一方向D1交叉地配置。来自第一倍增极10的带电粒子P4倾斜地入射于第二倍增极20的表面20a。带电粒子P4的向表面20a的入射角T1定义为带电粒子P4的入射方向和表面20a的法线方向Nx1构成的角。本实施方式中,带电粒子P4的入射方向为第一方向D1。入射角T1例如约为22.5度。图5中,带电粒子P4及二次电子P5移动的各路径的一例以实线表示。带电粒子P4及二次电子P5各自以箭头示意性地表示。表示带电粒子P4及二次电子P5各自的箭头为了容易在附图上观察各箭头而与上述的路径分开地表示。
接着,参照图2及图6说明实施方式的离子检测器5的配置。图6是从第二方向D2观察离子检测器5的配置图。如图2及图6所示,来自第一倍增极10的带电粒子P4以第一方向D1入射于第二倍增极20。来自第二倍增极20的二次电子P5以第二方向D2入射于检测部30。图6中,假想平面V1以双点划线表示,假想平面V1被限定为包含第二倍增极20、第二通过口76、电子入射面42的平面。本实施方式中,第一方向D1及第二方向D2包含于假想平面V1。第一倍增极10、进入口61和第一通过口75位于假想平面V1上。来自第一倍增极10的带电粒子P4沿着假想平面V1,依次穿过进入口61和第一通过口75。穿过了第一通过口75的带电粒子P4入射于第二倍增极20。来自第二倍增极20的二次电子P5沿着假想平面V1入射于检测部30。图6中,带电粒子P4以箭头示意性地表示。带电粒子P4移动的路径的一例从第二方向D2观察与表示假想平面V1的双点划线一致。表示带电粒子P4的箭头为了容易在附图上观察该箭头而与表示假想平面V1的双点划线分开地表示。
图7是从第二方向D2观察第一变形例的离子检测器5p的配置图,与图6的配置图对应。图7中,二次电子P5的从第二倍增极20向检测部30的入射方向与图6中所示的二次电子P5的入射方向一致。因此,离子检测器5p中,第二倍增极20及检测部30也配置于假想平面V1上。但是,离子检测器5p中,第一倍增极10p、进入口61p及第一通过口75p的位置与图6中的位置不同。离子检测器5p也不具备覆盖第一通过口75p的筛网。在本变形例中的说明中,对具有与离子检测器5具备的要素相同的结构或功能的要素,使用对上述的实施方式中使用的符号赋予“p”的符号,尽可能说明其说明。
本变形例中,第一倍增极10p、进入口61p及第一通过口75p与假想平面V1分开。第一倍增极10p配置于与假想平面V1交叉的方向D1p上。进入口61p位于第一倍增极10p和第二倍增极20之间且方向D1p上。第一通过口75p位于方向D1p上的侧壁71a。第一通过口75p例如形成于侧壁71a的周边区域。来自第一倍增极10p的带电粒子P4依次穿过进入口61p和第一通过口75p。穿过了第一通过口75p的带电粒子P4从方向D1p入射于第二倍增极20。图7中,带电粒子P4以箭头示意性地表示。带电粒子P4移动的路径的一例与表示方向D1p的单点划线一致。表示带电粒子P4的箭头为了容易在附图上观察该箭头,而与表示方向D1p的单点划线分开地表示。
离子检测器5p中,第一倍增极10p、进入口61p及第一通过口75p均未位于假想平面V1上。在位于假想平面V1上的侧壁71a上未形成第一通过口75p。因此,来自第二倍增极20的二次电子P5难以受到基部62的接地电位的影响,沿着假想平面V1入射于检测部30。离子检测器5p中,也可以不将筛网配置于第一通过口75p。不将筛网配置于第一通过口75p的结构中,二次电子P5也难以穿过第一通过口75p。变形例中,方向D1p和假想平面V1构成的角度T2约为45度。离子检测器5p也可以具备覆盖第一通过口75p的筛网。
如以上,本实施方式及变形例中,离子检测器5、5p具备闪烁体40和检测由闪烁体40发出的光的光电增倍管50。离子检测器5、5p具备第一及第二倍增极10、10p、20。第一倍增极10、10p接收离子P3的入射并释放带电粒子P4。第二倍增极20接收来自第一倍增极10、10p的带电粒子P4的入射并射出二次电子P5。来自第二倍增极20的二次电子P5入射于闪烁体40。因此,闪烁体40即使在赋予的电位较低的状态下,也将入射的二次电子P5转换成光。可较低地设定对闪烁体40赋予的电位,因此,实现离子检测器5的长寿命化。
离子检测器5、5p中,闪烁体40具有射出光的射出面44。光电增倍管50具有来自射出面44的光入射的光入射窗口55。射出面44与光入射窗口55接近地配置。
在该情况下,降低从闪烁体40入射于光电增倍管50的光的光学损失。因此,即使在对光电增倍管50赋予的电位较低的情况下,也确保光电增倍管50中的光检测灵敏度。
离子检测器5、5p中,在离子P3为正离子的情况下,第一倍增极10、10p被赋予负电位并将正离子转换成二次电子,第二倍增极20使来自第一倍增极10、10p的二次电子入射于闪烁体40的电子入射面42。
在该情况下,入射于离子检测器5、5p的正离子利用第一及第二倍增极10、20转换成二次电子P5。转换的二次电子P5入射于闪烁体40。因此,闪烁体40即使在赋予的电位较低的状态下,也将入射的二次电子P5可靠地转换成光。
离子检测器5、5p中,在离子P3为负离子的情况下,第一倍增极10、10p被赋予正电位并将负离子转换成正离子,第二倍增极20将来自第一倍增极10、10p的正离子转换成二次电子P5,并使二次电子P5入射于闪烁体40的电子入射面42。
在该情况下,入射于离子检测器5、5p的负离子利用第一及第二倍增极10、10p、20转换成二次电子P5。来自第二倍增极20的二次电子P5入射于闪烁体40。因此,闪烁体40即使在赋予的电位较低的状态下,也将入射的二次电子P5可靠地转换成光。
离子检测器5、5p中,闪烁体40被赋予负电位。对第二倍增极20赋予的负电位的大小比对闪烁体40赋予的负电位的大小大。
在该情况下,对闪烁体40赋予比对第二倍增极20赋予的负电位的大小低的电位。
离子检测器5、5p中,在离子P3为正离子的情况下,对第二倍增极20赋予的负电位的大小为对第一倍增极10赋予的负电位的大小和对闪烁体40赋予的负电位的大小之间的大小。
在该情况下,对第二倍增极20赋予比赋予于第一倍增极10、10p的负电位的大小低的电位。
离子检测器5、5p中,光电增倍管50具有赋予阴极电位的侧管54。导电层46与侧管54电连接。
在该情况下,闪烁体40的电位与光电增倍管50的阴极电位大致相同。利用一个电源,向闪烁体40和光电增倍管50供给电力。电源的数被减少。
离子检测器5、5p具备覆盖第二倍增极20的罩70、70p。罩70、70p具有:使来自第一倍增极10、10p的带电粒子P4穿过的第一通过口75、75p;使来自第二倍增极20的二次电子P5穿过的第二通过口76。
在该情况下,从第二倍增极20射出的二次电子P5更可靠地朝向闪烁体40。
离子检测器5具备赋予负电位,并且覆盖第一通过口75的筛网77。
在该情况下,筛网77抑制二次电子P5穿过第一通过口75且从第二倍增极20朝向第一倍增极10。从第二倍增极20射出的二次电子P5更可靠地朝向闪烁体40。
离子检测器5p中,第一倍增极10p与包含第二倍增极20、第二通过口76、闪烁体40的电子入射面42的假想平面V1分开地配置。来自第一倍增极10p的带电粒子P4从与假想平面V1交叉的方向D1p入射于第二倍增极20。
在该情况下,从第二倍增极20射出的二次电子P5难以朝向第一倍增极10p。从第二倍增极20射出的二次电子P5更可靠地朝向闪烁体40。
质量分析装置1具备长寿命化的离子检测器5、5p。因此,实现质量分析装置1的长寿命化。
图8是表示第二变形例的离子检测器5q的图,与表示离子检测器5的图3对应。离子检测器5q具备第一倍增极10、第二倍增极20、检测部80和支承体60q。检测部80为检测入射的二次电子P5的元件,本变形例中,具有二极管81。二极管81是捕集释放的电子,且根据获得的电子生成电信号(检测信号SG1)的元件。本变形例中,二极管81为雪崩二极管。二极管81也可以是雪崩二极管以外的二极管。例如,二极管81也可以是不利用雪崩增倍的普通的二极管。离子检测器5q关于检测部80及支承体60q的结构,与离子检测器5不同。以下,主要说明离子检测器5与离子检测器5q的不同点。
二极管81具有来自第二倍增极20的二次电子P5入射的电子入射面82。二极管81检测入射于电子入射面82的二次电子P5。检测部80具有基板83和同轴连接器84。二极管81配置于基板83。在基板83上配置有驱动二极管81的驱动电路85。驱动电路85例如配置于基板83的同轴连接器84侧。驱动电路85也可以配置于基板83的二极管81侧。基板83例如由环氧玻璃构成。本变形例中,环氧玻璃为FR-4(Flame Retardant Type4)。二极管81中生成的检测信号SG1经由同轴连接器84向信号处理部6传送(参照图1)。
检测部80在第二方向D2上与第二倍增极20分开。检测部80和第二倍增极20的距离较小,以使来自第二倍增极20的二次电子P5更可靠地入射于电子入射面82。检测部80和第二倍增极20的第二方向D2上的距离例如为1~10mm。电子入射面82的有效口径(直径)例如为0.5~5mm。
支承体60q支承第一倍增极10、第二倍增极20和检测部80。支承体60q中,基部62和支承部64、66具有与实施方式相同的结构和相同的材质。第一倍增极10和第二倍增极20及检测部80在第一方向D1上夹着基部62而相互位于相反侧。支承部68q将检测部80支承于基部62。本变形例中,支承部68q与基板83连接。检测部80以二极管81的电子入射面82朝向第二方向D2的方式配置。支承部68q包含绝缘材料。支承部68q将检测部80和基部62电绝缘。支承部68q的材料与支承部68的材料相同。
离子检测器5q中,在检测对象的离子P3为正离子的情况下,对第一倍增极10赋予的电位例如约为-12kV。对第二倍增极20赋予的电位例如约为-5kV。对二极管81的电子入射面82赋予的电位例如设定成-1kV~+15kV的范围。在检测对象的离子P3为负离子的情况下,对第一倍增极10赋予的电位例如约为12kV。对第二倍增极20赋予的电位例如约为-5kV。二极管81为雪崩二极管的结构中,对二极管81的电子入射面82赋予的电位例如设定成-1kV~+15kV的范围。电源体8(参照图1)向第一倍增极10、第二倍增极20、二极管81供给电力。电源体8经由驱动电路85向二极管81供给电力。在二极管81为上述的普通的二极管的结构中,无论在检测对象的离子P3为正离子及负离子的哪一离子的情况下,对二极管81的电子入射面82赋予的电位例如均设定成-1kV~+15kV的范围。本变形例中,可对二极管81赋予正电位。
在该情况下,入射于电子入射面82的二次电子P5的会聚性提高。
图9是从第二方向D2观察离子检测器5q的配置图,与表示从第二方向D2观察离子检测器5的配置的图6对应。图9中,离子检测器5q关于检测部80的结构,与离子检测器5不同。离子检测器5q中,第一倍增极10、进入口61和第一通过口75位于假想平面V1上。假想平面V1别限定为包含第二倍增极20、第二通过口76、电子入射面82的平面。来自第一倍增极10的带电粒子P4沿着假想平面V1,依次穿过进入口61和第一通过口75。穿过了第一通过口75的带电粒子P4入射于第二倍增极20。来自第二倍增极20的二次电子P5沿着假想平面V1入射于检测部80。
图10是从第二方向D2观察第三变形例的离子检测器5r的配置图,与图7的配置图对应。离子检测器5r关于检测部80的结构,与图7的离子检测器5p不同。除了检测部80之外,离子检测器5r的结构与离子检测器5p的结构相同。在本变形例中的说明中,对具有与离子检测器5p具备的要素相同的结构或功能的要素,将上述的离子检测器5p中的说明中使用的符号“p”变更成符号“r”,且尽可能说明其说明。第一倍增极10r与假想平面V1分开地配置。来自第一倍增极10r的带电粒子P4从与假想平面V1交叉的方向D1r入射于第二倍增极20。第二倍增极20及检测部80配置于假想平面V1上。
图11是表示第四变形例的离子检测器的图。本变形例的离子检测器5s具备第一倍增极10、第二倍增极20、检测部80和支承体60s。离子检测器5s关于支承体60s的结构,与离子检测器5q不同。以下,主要说明离子检测器5q与离子检测器5s的不同点。
支承体60s支承第一倍增极10、第二倍增极20和检测部80。支承体60s具有基部62s和与基部62s连结的支承部64s、66s、68s。本变形例中,第一倍增极10、第二倍增极20和检测部80在第一方向D1上相对于基部62s位于同一侧。基部62s的电位设定成接地电位。在基部62s未形成进入口。
支承部64s将第一倍增极10支承于基部62s。第一倍增极10以按照第一方向D1释放带电粒子P4的方式被支承部64s支承。带电粒子P4朝向第二倍增极20。支承部64s包含绝缘材料。支承部64s将第一倍增极10与基部62s电绝缘。
支承部66s将第二倍增极20支承于基部62s。第二倍增极20以来自第一倍增极10的带电粒子P4入射的方式被支承部66s支承。第二倍增极20接收带电粒子P4的入射并射出二次电子P5。支承部66s包含绝缘材料。支承部66s将第二倍增极20和基部62s电绝缘。第一倍增极10和第二倍增极20的第一方向D1上的距离例如为1~10mm。
支承部68s将检测部80支承于基部62s。本变形例中,支承部68s与基板83连接。来自第二倍增极20的二次电子P5按照第二方向D2前进,并入射于检测部80的二极管81。检测部80以电子入射面82朝向第二方向D2的方式配置。支承部68s包含绝缘材料。支承部68s将检测部80与基部62s电绝缘。基部62s及支承部64s、66s、68s的材料分别与基部62及支承部64、66、68的材料相同。
离子检测器5s中,在检测对象的离子P3为正离子的情况下,对第一倍增极10赋予的电位例如约为-12kV。对第二倍增极20赋予的电位例如约为-5kV。对二极管81的电子入射面82赋予的电位例如设定为-1kV~+15kV的范围。在检测对象的离子P3为负离子的情况下,对第一倍增极10赋予的电位例如约为12kV。对第二倍增极20赋予的电位例如约为-5kV。二极管81为雪崩二极管的结构中,对二极管81的电子入射面82赋予的电位例如设定为-1kV~+15kV的范围。二极管81为上述的普通的二极管的结构中,无论检测对象的离子P3是正离子及负离子的哪一离子的情况下,对二极管81的电子入射面82赋予的电位例如均设定为-1kV~+15kV的范围。本变形例中,可对二极管81赋予正电位。
在该情况下,入射于电子入射面82的二次电子P5的会聚性提高。
如图12所示,驱动电路85例如具有二极管81、电阻86a、电容器87a和同轴连接器84。图12是表示二极管的驱动电路的等效电路的图。同轴连接器84包含SMA(Subminiatureversion A)插孔。图12所示的等效电路的例子中,同轴连接器84包含SMA(Subminiatureversion A)插孔。驱动电路85从电源体8接收电力的供给。二极管81的阳极经由电阻86a与电源体8电连接。二极管81在电子入射面82侧具有阳极。二极管81的阴极与信号输出端子TR1电连接。信号输出端子TR1与信号处理部6(参照图1)电连接。电源体8的电位例如为-350V。在可增大对第二倍增极20赋予的负电位的大小的情况下,检测部80可容易地检测二次电子P5。电阻86a的电阻值例如为1kΩ。
驱动电路85中,节点N1经由电容器87a与同轴连接器84的侧面电连接。节点N1位于二极管81和电阻86a之间。同轴连接器84的侧面进行接地。节点N1形成返回路径。电容器87a和二极管81并联地电连接。返回路径形成于二极管81的电子入射面82和同轴连接器84的侧面之间。电容器87a在检测信号SG1为高速信号的情况下,高速的检测信号SG1经由返回路径以低电阻返回至二极管81。电容器87a的容量例如为10nF。检测部80无论使用雪崩二极管及上述的普通的二极管的哪一二极管作为二极管81,作为驱动电路85的等效电路,均具有相互同样的等效电路。电阻86a和电容器87a构成低通滤波器。在来自电源体8的交流成分包含纹波噪声的情况下,纹波噪声可能使从二极管81向信号输出端子TR1输出的检测信号SG1劣化。电阻86a和电容器87a构成的低通滤波器除去包含纹波噪声的交流成分。因此,电阻86a和电容器87a构成的低通滤波器抑制检测信号SG1的劣化。
如图13所示,驱动电路85例如具有二极管81、齐纳二极管88、电阻86a、86b、86c、电容器87a、87b和同轴连接器84。图13是表示二极管的驱动电路的等效电路的图。二极管81的阳极经由齐纳二极管88和电阻86a与电源体8电连接。二极管81在电子入射面82侧具有阳极。电源体8的电位例如为10.35kV。二极管81的阴极经由电阻86b与电源体8电连接。二极管81和齐纳二极管88并联地电连接。二极管81的阴极经由电容器87b与信号输出端子TR1电连接。信号输出端子TR1与信号处理部6电连接。
齐纳二极管88在二极管81的阳极和阴极之间生成例如350V的电位差。包含图13所示的等效电路的驱动电路85中,例如,二极管81的阳极的电位为10kV,阴极的电位为10.35kV。包含图13所示的等效电路的驱动电路85可在正方向上增大二极管81的阳极的电位,因此,增大检测信号SG1的增益。电阻86a的电阻值例如为1kΩ。电阻86b的电阻值例如为100kΩ。
如图13所示,节点N1经由电容器87a与同轴连接器84的侧面电连接。节点N1位于二极管81和电阻86a之间。同轴连接器84的侧面进行接地。节点N1以形成耦合电容器的方式配置。二极管81的阴极经由电容器87b与信号输出端子TR1电连接。电容器87a和电容器87b并联地电连接。电容器87a、87b形成耦合电容器。电容器87a、87b可保持二极管81的高电位,同时将来自二极管81的电流(检测信号SG1)向信号输出端子TR1流通。即使在检测信号SG1为高速信号的情况下,电容器87a、87b也可有效地传送检测信号SG1的交流成分。电容器87a、87b的容量例如为150pF。节点N2与接地的电阻86c电连接。节点N2位于齐纳二极管88和电阻86b之间。电阻86c经由电阻86a与二极管81的阳极电连接。电阻86c的一端的电位与二极管81的阳极的电位为同电位。电阻86c的另一端进行接地。电阻86c中,例如在10kV电位下流通100μA的电流。电阻86c的电阻值例如为100MΩ。电阻86c中产生例如1W的热量。检测部80无论使用雪崩二极管及上述的普通的二极管的哪一二极管作为二极管81,作为驱动电路85的等效电路均具有相互同样的等效电路。例如,电阻86c构成电阻元件。
如图14所示,驱动电路85例如具有二极管81、NMOS(n-Channel Metal-OxideSemiconductor)89、电阻86a、86b、86c、86d、86e、电容器87a、87b和同轴连接器84。图14是表示二极管的驱动电路的等效电路的图。NMOS89为FET(Field effect transistor)的一例。二极管81的阳极经由电阻86a和NMOS89与电源体8电连接。NMOS89的源极与电阻86a电连接。NMOS89的漏极与电源体8电连接。NMOS89的栅极经由电阻86d与电源体8电连接,并经由电阻86e接地。二极管81在电子入射面82侧具有阳极。电源体8的电位例如为10.35kV。二极管81的阴极经由电阻86b与电源体8电连接。二极管81和NMOS89并联地电连接。二极管81的阴极经由电容器87b与信号输出端子TR1电连接。信号输出端子TR1与信号处理部6电连接。
NMOS89在二极管81的阳极和阴极之间生成例如350V的电位差。本变形例中,二极管81的阳极的电位为10kV,阴极的电位为10.35kV。本变形例可增大二极管81的阳极的电位,因此,使检测信号SG1的增益增大。电阻86a的电阻值例如为1kΩ。电阻86b的电阻值例如为100kΩ。电阻86c的电阻值例如为100MΩ。电阻86d的电阻值例如为35MΩ。电阻86e的电阻值例如为1GΩ。
本变形例中,节点N1经由电容器87a与同轴连接器84的侧面电连接。节点N1位于二极管81和电阻86a之间。同轴连接器84的侧面进行接地。节点N1以形成耦合电容器的方式配置。二极管81的阴极经由电容器87b与信号输出端子TR1电连接。电容器87a和电容器87b并联地电连接。电容器87a、87b形成耦合电容器。电容器87a、87b保持二极管81的高电位,同时将来自二极管81的电流(检测信号SG1)向信号输出端子TR1流通。即使在检测信号SG1为高速信号的情况下,电容器87a、87b也可有效地传送检测信号SG1的交流成分。电容器87a、87b的容量例如为150pF。节点N2与接地的电阻86c电连接。节点N2位于NMOS89和电阻86b之间。电阻86c的一端经由电阻86a与二极管81的阳极电连接。电阻86c的一端的电位与二极管81的阳极的电位为同电位。电阻86c的另一端进行接地。电阻86c中,例如在10kV电位下流通100μA的电流。电阻86c中产生例如1W的热量。电阻86a的电阻值例如为1kΩ。电阻86b的电阻值例如为100kΩ。电阻86c的电阻值例如为100MΩ。检测部80无论使用雪崩二极管及上述的普通的二极管的哪一二极管作为二极管81,作为驱动电路85的等效电路均具有相互同样的等效电路。
图15是表示离子检测器的第五变形例的图,表示图8所示的离子检测器5q的变形例。第五变形例的离子检测器5t关于配置电阻86c的位置,与离子检测器5q不同。离子检测器5t中,电阻86c与二极管81及基板83分开。即,离子检测器5t中,电阻86c与二极管81及基板83物理性地分开,而与二极管81及基板83热分开。本变形例中,电阻86c与基部62电连接并接地。图11所示的离子检测器5s中,在驱动电路85包含电阻86c的情况下,电阻86c也可以以与二极管81及基板83分开的方式配置。
如以上进行的说明,离子检测器5q、5r、5s、5t具备二极管81。第一倍增极10、10r接收离子P3的入射并释放带电粒子P4。第二倍增极20接收来自第一倍增极10、10r的带电粒子P4的入射并射出二次电子P5。来自第二倍增极20的二次电子P5入射于二极管81。二极管81可承受长期间的使用,因此,实现离子检测器5q、5r、5s、5t的长寿命化。
离子检测器5q、5r、5s、5t中,在离子P3为正离子的情况下,第一倍增极10、10r被赋予负电位,将正离子转换成二次电子P5,第二倍增极20使来自第一倍增极10、10r的二次电子P5入射于电子入射面82。
在该情况下,入射于离子检测器5q、5r、5s、5t的正离子利用第一及第二倍增极10、10r、20转换成二次电子P5。转换的二次电子P5入射于二极管81。二极管81可靠地检测入射的二次电子P5并输出电信号。
离子检测器5q、5r、5s、5t中,在离子P3为负离子的情况下,第一倍增极10、10r被赋予正电位并将负离子转换成正离子,第二倍增极20将来自第一倍增极10、10r的正离子转换成二次电子P5,并使二次电子P5入射于电子入射面82。
在该情况下,入射于离子检测器5q、5r、5s、5t的负离子利用第一及第二倍增极10、10r、20转换成二次电子P5。来自第二倍增极20的二次电子P5入射于二极管81。二极管81可靠地检测入射的二次电子P5并输出电信号。
离子检测器5q、5r、5s、5t还具备覆盖第二倍增极20的罩70、70r。罩70、70r具有使来自第一倍增极10、10r的带电粒子P4穿过的第一通过口75、75r、和使来自第二倍增极20的二次电子P5穿过的第二通过口76。
在该情况下,从第二倍增极20射出的二次电子P5更可靠地朝向二极管81。
离子检测器5q、5s、5t中,还具备赋予负电位,并且覆盖第一通过口75的筛网77。
在该情况下,筛网77抑制二次电子P5穿过第一通过口75、75r并从第二倍增极20朝向第一倍增极10。从第二倍增极20射出的二次电子P5更可靠地朝向二极管81。
离子检测器5r中,第一倍增极10r与包含第二倍增极20、第二通过口76、电子入射面82的假想平面V1分开地配置。来自第一倍增极10r的带电粒子P4从与假想平面V1交叉的方向D1r入射于第二倍增极20。
在该情况下,从第二倍增极20射出的二次电子P5难以朝向第一倍增极10r。从第二倍增极20射出的二次电子P5更可靠地朝向二极管81。
离子检测器5t具备配置二极管81的基板83、驱动二极管81的驱动电路85。驱动电路85包含一端与二极管81的阳极电连接,且另一端接地的电阻86c。电阻86c与二极管81及基板83分开。
由于在电阻86c流通的电流的值,电阻86c的发热量可能增大。当电阻86c中产生的热传播至二极管81时,二极管81的增益可能降低。离子检测器5t中,如上所述,电阻86c与二极管81分开。因此,电阻86c中产生的热难以传播至二极管81。其结果,即使在电阻86c的发热量增大的情况下,二极管81的增益也难以降低。
离子检测器5q、5r、5s、5t具备:第一倍增极10、10r,其接收离子P3的入射并释放带电粒子P4;第二倍增极20,其被赋予负电位,并且接收来自第一倍增极10、10r的带电粒子P4的入射并射出二次电子P5;检测部80,其具有来自第二倍增极20的二次电子P5入射的电子入射面82,并检测入射的二次电子P5。
离子检测器5q、5r、5s、5t具备检测入射的二次电子P5的检测部80。第一倍增极10、10r接收离子P3的入射并释放带电粒子P4,第二倍增极20接收来自第一倍增极10、10r的带电粒子P4的入射并射出二次电子P5。来自第二倍增极20的二次电子P5入射于检测部80。检测部80可构成可承受长期间的使用的结构,因此,实现离子检测器5q、5r、5s、5t的长寿命化。
质量分析装置1具备长寿命化的离子检测器5q、5r、5s、5t。因此,实现质量分析装置1的长寿命化。
尽管以上描述了本发明的实施例和变形例,但本发明不限于该实施例,并且能够在不脱离本发明范围的情况下对实施例进行各种改变。
离子检测器5、5p、5q、5r、5s、5t也可以具备于质量分析装置1以外的装置。
导电层46也可以不与侧管54电连接。导电层46与侧管54电连接的结构中,如上所述,电源的数被减少。
质量分析装置1(离子检测器5、5p、5q、5r、5s、5t)也可以不具备具有第一通过口75、75p、75r和第二通过口76的罩70、70p、70r。在具备具有第一通过口75、75p、75r和第二通过口76的罩70、70p、70r的结构中,如上所述,从第二倍增极20射出的二次电子P5更可靠地朝向闪烁体40或二极管81。
质量分析装置1(离子检测器5、5p、5q、5r、5s、5t)也可以不具备筛网77。具备筛网77的结构中,如上所述,从第二倍增极20射出的二次电子P5更可靠地朝向闪烁体40或二极管81。
Claims (19)
1.一种离子检测器,检测入射的离子,其中,
所述离子检测器具备:
第一倍增极,其接收所述离子的入射并释放带电粒子;
第二倍增极,其被赋予负电位,并且接收来自所述第一倍增极的所述带电粒子的入射并射出二次电子;
闪烁体,其具有来自所述第二倍增极的所述二次电子入射的电子入射面,将所述二次电子转换成光;
导电层,其配置于所述电子入射面;和
光电增倍管,其检测来自所述闪烁体的光。
2.根据权利要求1所述的离子检测器,其中,
所述闪烁体具有射出光的射出面,
所述光电增倍管具有使来自所述射出面的光入射的光入射窗口,
所述射出面与所述光入射窗口接近地配置。
3.根据权利要求1或2所述的离子检测器,其中,
在所述离子为正离子的情况下,所述第一倍增极被赋予负电位并将所述正离子转换成二次电子,所述第二倍增极使来自所述第一倍增极的所述二次电子入射于所述闪烁体的所述电子入射面。
4.根据权利要求1或2所述的离子检测器,其中,
在所述离子为负离子的情况下,所述第一倍增极被赋予正电位并将所述负离子转换成正离子,所述第二倍增极将来自所述第一倍增极的所述正离子转换成二次电子,且使所述二次电子入射于所述闪烁体的所述电子入射面。
5.权利要求1~4中任一项所述的离子检测器,其中,
所述闪烁体被赋予负电位,
赋予于所述第二倍增极的负电位的大小比赋予于所述闪烁体的负电位的大小大。
6.根据权利要求3或5所述的离子检测器,其中,
在所述离子为正离子的情况下,赋予于所述第二倍增极的负电位的大小是赋予于所述第一倍增极的负电位的大小和赋予于所述闪烁体的负电位的大小之间的大小。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的离子检测器,其中,
所述光电增倍管具有赋予阴极电位的侧管,
所述导电层与所述侧管电连接。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的离子检测器,其中,
所述离子检测器还具备罩,其覆盖所述第二倍增极,
所述罩具有使来自所述第一倍增极的所述带电粒子穿过的第一通过口和使来自所述第二倍增极的所述二次电子穿过的第二通过口。
9.根据权利要求8所述的离子检测器,其中,
还具备筛网,其被赋予负电位,并且覆盖所述第一通过口。
10.根据权利要求8或9所述的离子检测器,其中,
所述第一倍增极与包含所述第二倍增极、所述第二通过口、所述闪烁体的所述电子入射面的假想平面分开地配置,
来自所述第一倍增极的所述带电粒子从与所述假想平面交叉的方向入射于所述第二倍增极。
11.一种离子检测器,检测入射的离子,所述离子检测器具备:
第一倍增极,其接收所述离子的入射并释放带电粒子;
第二倍增极,其被赋予负电位,并且接收来自所述第一倍增极的所述带电粒子的入射并射出二次电子;和
二极管,其具有来自所述第二倍增极的所述二次电子入射的电子入射面,并检测入射的所述二次电子。
12.根据权利要求11所述的离子检测器,其中,
在所述离子为正离子的情况下,所述第一倍增极被赋予负电位并将所述正离子转换成二次电子,所述第二倍增极使来自所述第一倍增极的所述二次电子入射于所述电子入射面。
13.根据权利要求11或12所述的离子检测器,其中,
在所述离子为负离子的情况下,所述第一倍增极被赋予正电位并将所述负离子转换成正离子,所述第二倍增极将来自所述第一倍增极的所述正离子转换成二次电子,并使所述二次电子入射于所述电子入射面。
14.根据权利要求11~13中任一项所述的离子检测器,其中,
还具备罩,其覆盖所述第二倍增极,
所述罩具有使来自所述第一倍增极的所述带电粒子穿过的第一通过口和使来自所述第二倍增极的所述二次电子穿过的第二通过口。
15.根据权利要求14所述的离子检测器,其中,
所述离子检测器还具备筛网,其被赋予负电位,并且覆盖所述第一通过口。
16.根据权利要求14或15所述的离子检测器,其中,
所述第一倍增极与包含所述第二倍增极、所述第二通过口、所述电子入射面的假想平面分开地配置,
来自所述第一倍增极的所述带电粒子从与所述假想平面交叉的方向入射于所述第二倍增极。
17.根据权利要求11~16中任一项所述的离子检测器,其中,
具备:
基板,其供配置所述二极管;和
驱动电路,其驱动所述二极管,
所述驱动电路包含一端与所述二极管的阳极电连接,且另一端接地的电阻元件,
所述电阻元件与所述二极管和所述基板分开。
18.一种离子检测器,检测入射的离子,其中,
所述离子检测器具备:
第一倍增极,其接收所述离子的入射并释放带电粒子;
第二倍增极,其被赋予负电位,并且接收来自所述第一倍增极的所述带电粒子的入射并射出二次电子;
检测部,其具有来自所述第二倍增极的所述二次电子入射的电子入射面,且检测入射的所述二次电子。
19.一种质量分析装置,其中,
所述质量分析装置具备:
离子化部,其将试样进行离子化;
质量分析部,其仅使来自所述离子化部的所述离子中检测对象的离子穿过;
权利要求1~18中任一项所述的所述离子检测器,其检测来自所述质量分析部的所述检测对象的离子。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020081386 | 2020-05-01 | ||
JP2020-081386 | 2020-05-01 | ||
JP2021-050697 | 2021-03-24 | ||
JP2021050697A JP2021177480A (ja) | 2020-05-01 | 2021-03-24 | イオン検出器及び質量分析装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113588762A true CN113588762A (zh) | 2021-11-02 |
Family
ID=78243199
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110464955.2A Pending CN113588762A (zh) | 2020-05-01 | 2021-04-28 | 离子检测器及质量分析装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11640902B2 (zh) |
CN (1) | CN113588762A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116285985A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-06-23 | 浙江祺跃科技有限公司 | 一种二次电子探测器闪烁体及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB8705289D0 (en) | 1987-03-06 | 1987-04-08 | Vg Instr Group | Mass spectrometer |
JPH04233151A (ja) | 1990-12-28 | 1992-08-21 | Murata Mfg Co Ltd | イオン検出装置 |
JP5818542B2 (ja) | 2010-07-29 | 2015-11-18 | 浜松ホトニクス株式会社 | イオン検出装置 |
JP6076729B2 (ja) | 2012-01-25 | 2017-02-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | イオン検出装置 |
-
2021
- 2021-04-27 US US17/241,224 patent/US11640902B2/en active Active
- 2021-04-28 CN CN202110464955.2A patent/CN113588762A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116285985A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-06-23 | 浙江祺跃科技有限公司 | 一种二次电子探测器闪烁体及其制备方法和应用 |
CN116285985B (zh) * | 2023-03-21 | 2024-04-19 | 浙江祺跃科技有限公司 | 一种二次电子探测器闪烁体及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20210343517A1 (en) | 2021-11-04 |
US11640902B2 (en) | 2023-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20200105512A1 (en) | Ion detectors and methods of using them | |
US6329653B1 (en) | Photoionization mass spectrometer | |
US20060011826A1 (en) | Focal plane detector assembly of a mass spectrometer | |
US8466413B2 (en) | Ion detector | |
JP2015503824A (ja) | パルス計数用途のための電子増倍管と相互作用する超高速トランスインピーダンス増幅器 | |
US20170047213A1 (en) | Charged-particle detector and method of controlling the same | |
WO2015104572A1 (en) | Detector current amplification with current gain transformer followed by transimpedance amplifier | |
CN113588762A (zh) | 离子检测器及质量分析装置 | |
US20240063004A1 (en) | Particle detector having improved performance and service life | |
KR101547210B1 (ko) | 냉전자 소스원을 이용한 이온트랩 질량분석기 | |
RU2005100770A (ru) | Вторичный электронный датчик, в частности, в сканирующем электронном микроскопе | |
TW201903822A (zh) | 強健型離子源 | |
JP2021177480A (ja) | イオン検出器及び質量分析装置 | |
US11410839B2 (en) | Electron multipliers internal regions | |
US20080035855A1 (en) | Particle detector | |
SE523447C2 (sv) | Gasbaserad detektor för joniserande strålning med anordning för att minska risken för uppkomst av gnistor | |
EP3559649B1 (en) | Shielding for electrodes in photoionization detector | |
JP2001351565A (ja) | 質量分析装置 | |
US11640005B2 (en) | Daly detector operable in negative ion and positive ion detection modes | |
JP4200053B2 (ja) | イオン移動度検出器 | |
EP0932184A1 (en) | Ion collector assembly | |
JPH0746594B2 (ja) | 誘導結合プラズマをイオン源とする質量分析装置 | |
JP6734449B1 (ja) | イオン検出器、測定装置および質量分析装置 | |
US20030075679A1 (en) | Photoionization mass spectrometer | |
RU2291469C1 (ru) | Газовый пропорционально-сцинтилляционный детектор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |