JP2000036282A - ガス分析用の質量分析計 - Google Patents
ガス分析用の質量分析計Info
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- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 89
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 6
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 8
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
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- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
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- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 イオン源のイオン化効率を高めて検出感
度を上げると共に、ノイズを少なくすることができるガ
ス分析用の質量分析計を提供する。 【解決手段】 試料ガスＳに電子ビーム６を照射してイ
オンを生成し、生成したイオンをイオン加速電極７と電
極８によって形成される電界によって出射するイオン源
２を有するガス分析用の質量分析計１において、前記イ
オン加速電極７の形状が生成したイオンを電極８に形成
した孔８ａに収束させるような電界を形成する凹型であ
る。
度を上げると共に、ノイズを少なくすることができるガ
ス分析用の質量分析計を提供する。 【解決手段】 試料ガスＳに電子ビーム６を照射してイ
オンを生成し、生成したイオンをイオン加速電極７と電
極８によって形成される電界によって出射するイオン源
２を有するガス分析用の質量分析計１において、前記イ
オン加速電極７の形状が生成したイオンを電極８に形成
した孔８ａに収束させるような電界を形成する凹型であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス分析用の質量
分析計に関する。
分析計に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、質量分析計は、原子、分子など
をイオン化して、生成したイオンを加速することにより
イオンビームをつくり、このイオンビームを用いて質量
分析する分析計であって、電場あるいは磁場に存在する
イオンがその質量によって異なった力を受けることを利
用して各イオンを分別測定するものである。そして、イ
オンの分別方法には、例えば、磁場形、飛行時間形、四
重極形など種々の幾つかの方法がある。
をイオン化して、生成したイオンを加速することにより
イオンビームをつくり、このイオンビームを用いて質量
分析する分析計であって、電場あるいは磁場に存在する
イオンがその質量によって異なった力を受けることを利
用して各イオンを分別測定するものである。そして、イ
オンの分別方法には、例えば、磁場形、飛行時間形、四
重極形など種々の幾つかの方法がある。
【０００３】図３は、例えば飛行時間形のガス分析用の
質量分析計２０の構成を示す概略図である。本例のガス
分析用の質量分析計２０は試料ガスＳをイオン化するイ
オン源２と、飛行部３とからなり、両者２，３は真空ポ
ンプＰによって高真空状態にされている。
質量分析計２０の構成を示す概略図である。本例のガス
分析用の質量分析計２０は試料ガスＳをイオン化するイ
オン源２と、飛行部３とからなり、両者２，３は真空ポ
ンプＰによって高真空状態にされている。
【０００４】４，５はイオン源２内で、電子ビーム６を
発生するためのフィラメントとエレクトロンコレクタで
あり、イオン源２内に供給された試料ガスＳの原子や分
子に電子ビーム６が当たることによってこれがイオン化
するように形成されている。イオン化した試料ガスＳは
イオン加速電極２１と、メッシュ状の電極２２によって
形成される電界の力を受けて一点鎖線による矢印Ｂに示
す方向に移動し、電極２２を通過して飛行部３内に出射
される。
発生するためのフィラメントとエレクトロンコレクタで
あり、イオン源２内に供給された試料ガスＳの原子や分
子に電子ビーム６が当たることによってこれがイオン化
するように形成されている。イオン化した試料ガスＳは
イオン加速電極２１と、メッシュ状の電極２２によって
形成される電界の力を受けて一点鎖線による矢印Ｂに示
す方向に移動し、電極２２を通過して飛行部３内に出射
される。
【０００５】さらに、イオン源２内で生成されたイオン
は飛行部３内を飛行して電子倍増管１２に当たることに
より検出される。このとき飛行部３内を飛行する際にイ
オンの質量に応じてその飛行時間に差が生じるので、前
記イオンの飛行時間を測定することによりその質量を測
定することができる。なお、上述した質量分析計２０お
いては、生成したイオンが飛行部３内で他の分子に衝突
することがないように、飛行部３内を高真空にすること
が望ましい。
は飛行部３内を飛行して電子倍増管１２に当たることに
より検出される。このとき飛行部３内を飛行する際にイ
オンの質量に応じてその飛行時間に差が生じるので、前
記イオンの飛行時間を測定することによりその質量を測
定することができる。なお、上述した質量分析計２０お
いては、生成したイオンが飛行部３内で他の分子に衝突
することがないように、飛行部３内を高真空にすること
が望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のガス
分析用の質量分析計では、イオン源２の気密性が悪いの
で、その内圧を上げることができなかった。例えば、上
記従来のガス分析用の質量分析計２０では、飛行部３の
真空度を上げると、メッシュ状の電極２２によって隔て
られたイオン源２の真空度も上げる必要があった。そし
て、イオン源２の内圧を低くすることによって電子ビー
ム６が試料ガスＳに当たる確率が小さくなるので、イオ
ン源２のイオン化効率が下がり検出感度が悪くなるとい
う不都合があった。
分析用の質量分析計では、イオン源２の気密性が悪いの
で、その内圧を上げることができなかった。例えば、上
記従来のガス分析用の質量分析計２０では、飛行部３の
真空度を上げると、メッシュ状の電極２２によって隔て
られたイオン源２の真空度も上げる必要があった。そし
て、イオン源２の内圧を低くすることによって電子ビー
ム６が試料ガスＳに当たる確率が小さくなるので、イオ
ン源２のイオン化効率が下がり検出感度が悪くなるとい
う不都合があった。
【０００７】すなわち、従来のガス分析用の質量分析計
２０においては、イオン源２と飛行部３の間がメッシュ
状の電極２２によって区切られているので、飛行部３内
を高真空にしてノイズを削減すると、検出感度が悪くな
り、検出感度を高くするとノイズが多くなるという不都
合があった。この点は磁場形、飛行時間形、四重極形の
質量分析計の何れであっても同様であり、全てのガス分
析用の質量分析計において問題となっていた。
２０においては、イオン源２と飛行部３の間がメッシュ
状の電極２２によって区切られているので、飛行部３内
を高真空にしてノイズを削減すると、検出感度が悪くな
り、検出感度を高くするとノイズが多くなるという不都
合があった。この点は磁場形、飛行時間形、四重極形の
質量分析計の何れであっても同様であり、全てのガス分
析用の質量分析計において問題となっていた。
【０００８】本発明は、上述の事柄を考慮に入れてなさ
れたものであって、その目的とするところは、イオン源
のイオン化効率を高めて検出感度を上げると共に、ノイ
ズを少なくすることができるガス分析用の質量分析計を
提供することにある。
れたものであって、その目的とするところは、イオン源
のイオン化効率を高めて検出感度を上げると共に、ノイ
ズを少なくすることができるガス分析用の質量分析計を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のガス分析用の質量分析計は、試料ガスに電
子ビームを照射してイオンを生成し、生成したイオンを
イオン加速電極と電極によって形成される電界によって
出射するイオン源を有するガス分析用の質量分析計にお
いて、前記イオン加速電極の形状が生成したイオンを電
極に形成した孔に収束させるような電界を形成する凹型
であることを特徴としている。
め、本発明のガス分析用の質量分析計は、試料ガスに電
子ビームを照射してイオンを生成し、生成したイオンを
イオン加速電極と電極によって形成される電界によって
出射するイオン源を有するガス分析用の質量分析計にお
いて、前記イオン加速電極の形状が生成したイオンを電
極に形成した孔に収束させるような電界を形成する凹型
であることを特徴としている。
【００１０】したがって、本発明のガス分析用の質量分
析計は、電極における孔を小さくすることにより、イオ
ン源の密閉性を高めて、イオン源の内圧を外部の圧力よ
りも高くすることが可能となり、イオン源のイオン化効
率を高めることができる。また、イオン源の外部の圧力
を高真空にしても、高い濃度のイオンを供給できるの
で、イオン源のイオン化効率を高めて検出感度を上げる
と共に、飛行中のイオンが他の分子に衝突することをさ
けて感度を上げることができる。また、検出器のノイズ
を少なくすることもできる。
析計は、電極における孔を小さくすることにより、イオ
ン源の密閉性を高めて、イオン源の内圧を外部の圧力よ
りも高くすることが可能となり、イオン源のイオン化効
率を高めることができる。また、イオン源の外部の圧力
を高真空にしても、高い濃度のイオンを供給できるの
で、イオン源のイオン化効率を高めて検出感度を上げる
と共に、飛行中のイオンが他の分子に衝突することをさ
けて感度を上げることができる。また、検出器のノイズ
を少なくすることもできる。
【００１１】また、前記イオン加速電極が２次曲面であ
り、電極にスリット状の孔を形成した場合には、イオン
加速電極を形成しやすく、その製造コストをひきさげる
ことができる。
り、電極にスリット状の孔を形成した場合には、イオン
加速電極を形成しやすく、その製造コストをひきさげる
ことができる。
【００１２】さらに、前記イオン加速電極が３次曲面で
あり、電極にピンホール孔を形成した場合には、生成し
たイオンを一点に収束させることにより、極めて小さな
ピンホール孔から効率よくイオンを出射できるので、そ
の密封性を可及的に引き上げることができ、イオン化効
率をより高めることができる。
あり、電極にピンホール孔を形成した場合には、生成し
たイオンを一点に収束させることにより、極めて小さな
ピンホール孔から効率よくイオンを出射できるので、そ
の密封性を可及的に引き上げることができ、イオン化効
率をより高めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１，２は本発明のガス分析用の
質量分析計１の構成を示す図である。図１において、図
３と同じ符号を付した部材は同一または同等の部材であ
るのでその詳細な説明を省略する。
質量分析計１の構成を示す図である。図１において、図
３と同じ符号を付した部材は同一または同等の部材であ
るのでその詳細な説明を省略する。
【００１４】本例において、７，８はイオン化した試料
ガスＳを移動させる電界を形成するイオン加速電極と電
極である。イオン加速電極７は電子ビーム６の透過窓７
ａ，７ｂとを有しており、絶縁物９を介して電極８に固
定されている。電極８はその中心位置にピンホール孔８
ａを設けている。
ガスＳを移動させる電界を形成するイオン加速電極と電
極である。イオン加速電極７は電子ビーム６の透過窓７
ａ，７ｂとを有しており、絶縁物９を介して電極８に固
定されている。電極８はその中心位置にピンホール孔８
ａを設けている。
【００１５】すなわち、イオン加速電極７および電極８
は、透過窓７ａ，７ｂ、ピンホール孔８ａを除いて閉ざ
された空間Ａを作ることができ、その内圧を高くするこ
とができる。また、イオン加速電極７は凹部を形成する
ように湾曲した３次曲面を形成するので、両電極７，８
間に電圧をかけることにより、前記空間Ａ内に、図２の
断面図に示すような湾曲した等電位面Ｅを有する電界を
形成することができる。そして、この電界は各部で発生
したイオンを一点鎖線の矢印Ｃに示すように前記ピンホ
ール孔８ａに収束させるような形状である。
は、透過窓７ａ，７ｂ、ピンホール孔８ａを除いて閉ざ
された空間Ａを作ることができ、その内圧を高くするこ
とができる。また、イオン加速電極７は凹部を形成する
ように湾曲した３次曲面を形成するので、両電極７，８
間に電圧をかけることにより、前記空間Ａ内に、図２の
断面図に示すような湾曲した等電位面Ｅを有する電界を
形成することができる。そして、この電界は各部で発生
したイオンを一点鎖線の矢印Ｃに示すように前記ピンホ
ール孔８ａに収束させるような形状である。
【００１６】図１において、１０は前記ピンホール孔８
ａから出射されたイオンに作用する電界を加えるレンズ
のような電極であり、この電極１０に電圧をかけること
により、飛行部３内のイオンビームを検出器（電子倍増
管）１２に収束させることができる。
ａから出射されたイオンに作用する電界を加えるレンズ
のような電極であり、この電極１０に電圧をかけること
により、飛行部３内のイオンビームを検出器（電子倍増
管）１２に収束させることができる。
【００１７】上記本例のガス分析用の質量分析計１は、
イオン源２内で生成したイオンがピンホール孔８ａに収
束するので、電極８に開設された小さなピンホール孔８
ａを除いて、イオン源２と飛行部３を完全に分離でき、
イオン源２の気密性を高めることができる。すなわち、
飛行部３を高真空にした状態で、イオン源２に多くの試
料ガスＳを流入することができる。
イオン源２内で生成したイオンがピンホール孔８ａに収
束するので、電極８に開設された小さなピンホール孔８
ａを除いて、イオン源２と飛行部３を完全に分離でき、
イオン源２の気密性を高めることができる。すなわち、
飛行部３を高真空にした状態で、イオン源２に多くの試
料ガスＳを流入することができる。
【００１８】また、イオン源２に多くの試料ガスＳを挿
入できるので、イオン源２内において、試料ガスＳの原
子または分子に電子ビーム６が衝突する確率を上げるこ
とができ、イオン化効率を引き上げることができる。そ
して、飛行部３が高真空であるので、飛行部３に出射し
たイオンが他の原子や分子に衝突することで生じる感度
低下を抑えることができる。
入できるので、イオン源２内において、試料ガスＳの原
子または分子に電子ビーム６が衝突する確率を上げるこ
とができ、イオン化効率を引き上げることができる。そ
して、飛行部３が高真空であるので、飛行部３に出射し
たイオンが他の原子や分子に衝突することで生じる感度
低下を抑えることができる。
【００１９】なお、上述の例では、イオン加速電極７の
形状を、イオン源２内の空間Ａで生成したイオンを一点
に収束させるような電界を形成できる３次曲面である例
を示しているが、本発明はこれに限られるものではな
い。すなわち、イオン加速電極７の形状は、平面形状が
図２に示した断面図と同じ形状の２次曲面を有するもの
であり、その電極８にスリット状の孔を形成し、このス
リット状の孔にイオンを収束させるようにしてもよい。
形状を、イオン源２内の空間Ａで生成したイオンを一点
に収束させるような電界を形成できる３次曲面である例
を示しているが、本発明はこれに限られるものではな
い。すなわち、イオン加速電極７の形状は、平面形状が
図２に示した断面図と同じ形状の２次曲面を有するもの
であり、その電極８にスリット状の孔を形成し、このス
リット状の孔にイオンを収束させるようにしてもよい。
【００２０】イオン加速電極７を２次曲面とすることに
より、その製造時に導電体からなる平板を湾曲させるだ
けでよいで容易に形成でき、製造コストを引き下げるこ
とができる。また、スリット状の孔であっても従来のメ
ッシュ状の電極２２に比べてはるかに気密性を保つこと
ができるので、イオン源２の内圧を高めることができ
る。
より、その製造時に導電体からなる平板を湾曲させるだ
けでよいで容易に形成でき、製造コストを引き下げるこ
とができる。また、スリット状の孔であっても従来のメ
ッシュ状の電極２２に比べてはるかに気密性を保つこと
ができるので、イオン源２の内圧を高めることができ
る。
【００２１】なお、上述した各例では、飛行時間形のガ
ス分析用の質量分析計１を例示しているが、本発明はガ
ス分析用の質量分析計の種類を限定するものではなく、
磁場形、四重極形など各種のガス分析用の質量分析計に
適用できることは言うまでもない。
ス分析用の質量分析計１を例示しているが、本発明はガ
ス分析用の質量分析計の種類を限定するものではなく、
磁場形、四重極形など各種のガス分析用の質量分析計に
適用できることは言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電極にあけた小さな孔にイオンを収束できるので、孔が
小さくても密度の高いイオンを出射することが可能であ
る。したがって、孔を小さくできイオン源の密閉性を高
めて、イオン源の内圧を外部の圧力よりも高くすること
が可能となり、イオン源のイオン化効率を高めることが
できる。また、イオン源の外部の圧力を高真空にしてガ
ス分析用の質量分析計のノイズを少なくすることができ
る。
電極にあけた小さな孔にイオンを収束できるので、孔が
小さくても密度の高いイオンを出射することが可能であ
る。したがって、孔を小さくできイオン源の密閉性を高
めて、イオン源の内圧を外部の圧力よりも高くすること
が可能となり、イオン源のイオン化効率を高めることが
できる。また、イオン源の外部の圧力を高真空にしてガ
ス分析用の質量分析計のノイズを少なくすることができ
る。
【００２３】また、前記イオン加速電極が２次曲面であ
り、電極にスリット状の孔を形成した場合には、イオン
加速電極を形成しやすく、その製造コストをひきさげる
ことができる。あるいは、イオン加速電極が３次曲面で
あり、電極にピンホール孔を形成した場合には、生成し
たイオンを一点に収束させることにより、極めて小さな
ピンホール孔から効率よくイオンを出射できるので、そ
の密封性を可及的に引き上げることができ、イオン化効
率をより高めることができる。
り、電極にスリット状の孔を形成した場合には、イオン
加速電極を形成しやすく、その製造コストをひきさげる
ことができる。あるいは、イオン加速電極が３次曲面で
あり、電極にピンホール孔を形成した場合には、生成し
たイオンを一点に収束させることにより、極めて小さな
ピンホール孔から効率よくイオンを出射できるので、そ
の密封性を可及的に引き上げることができ、イオン化効
率をより高めることができる。
【図１】本発明のガス分析用の質量分析計の全体を示す
概略図である。
概略図である。
【図２】前記ガス分析用の質量分析計の要部を示す断面
図である。
図である。
【図３】従来のガス分析用の質量分析計の全体を示す概
略図である。
略図である。
１…ガス分析用の質量分析計、２…イオン源、６…電子
ビーム、７…イオン加速電極、８…電極、８ａ…孔、Ｓ
…試料ガス。
ビーム、７…イオン加速電極、８…電極、８ａ…孔、Ｓ
…試料ガス。
Claims (3)
- 【請求項１】 試料ガスに電子ビームを照射してイオン
を生成し、生成したイオンをイオン加速電極と電極によ
って形成される電界によって出射するイオン源を有する
ガス分析用の質量分析計において、前記イオン加速電極
の形状が生成したイオンを電極に形成した孔に収束させ
るような電界を形成する凹型であることを特徴とするガ
ス分析用の質量分析計。 - 【請求項２】 前記イオン加速電極が２次曲面であり、
電極にスリット状の孔を形成した請求項１に記載のガス
分析用の質量分析計。 - 【請求項３】 前記イオン加速電極が３次曲面であり、
電極にピンホール孔を形成した請求項１に記載のガス分
析用の質量分析計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10204015A JP2000036282A (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | ガス分析用の質量分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10204015A JP2000036282A (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | ガス分析用の質量分析計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000036282A true JP2000036282A (ja) | 2000-02-02 |
Family
ID=16483367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10204015A Pending JP2000036282A (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | ガス分析用の質量分析計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000036282A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006098086A1 (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-21 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 飛行時間質量分析計 |
| WO2010109907A1 (ja) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | 国立大学法人大阪大学 | イオン源、およびそれを備える質量分析装置 |
| JP2017531291A (ja) * | 2014-10-23 | 2017-10-19 | レコ コーポレイションＬｅｃｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 多重反射飛行時間型分析器 |
| JP2018514069A (ja) * | 2015-04-21 | 2018-05-31 | カメカ インストゥルメンツ，インコーポレイテッド | 広視野アトムプローブ |
-
1998
- 1998-07-17 JP JP10204015A patent/JP2000036282A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006098086A1 (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-21 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 飛行時間質量分析計 |
| WO2010109907A1 (ja) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | 国立大学法人大阪大学 | イオン源、およびそれを備える質量分析装置 |
| JP5777062B2 (ja) * | 2009-03-27 | 2015-09-09 | 国立大学法人大阪大学 | イオン源、およびそれを備える質量分析装置 |
| US9373474B2 (en) | 2009-03-27 | 2016-06-21 | Osaka University | Ion source, and mass spectroscope provided with same |
| EP2413346A4 (en) * | 2009-03-27 | 2016-12-28 | Univ Osaka | ION SOURCE AND MASS SPECTROSCOPE THEREOF |
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| US10163616B2 (en) | 2014-10-23 | 2018-12-25 | Leco Corporation | Multi-reflecting time-of-flight analyzer |
| JP2018514069A (ja) * | 2015-04-21 | 2018-05-31 | カメカ インストゥルメンツ，インコーポレイテッド | 広視野アトムプローブ |
| US10615001B2 (en) | 2015-04-21 | 2020-04-07 | Cameca Instruments, Inc. | Wide field-of-view atom probe |
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