JP2000077025A - Quadrupole mass spectrometer - Google Patents
Quadrupole mass spectrometerInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、四重極質量分析
装置に関し、とくに真空チャンバ内のプロセスガス成分
を分析検出してモニタするガスモニタあるいはリークデ
ィテクタ等として好適な四重極質量分析装置の改良に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quadrupole mass spectrometer, and more particularly to an improvement of a quadrupole mass spectrometer suitable as a gas monitor or a leak detector for analyzing and detecting process gas components in a vacuum chamber. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】四重極質量分析装置は、表面の断面形状
が双曲線になっている2組の細長い対向電極(四重極電
極)を90°の間隔で配置し、対向するもの同士を同電
位とした上で90°異なるそれぞれの組の間に直流電圧
Uと高周波電圧Vcosωtとを重畳した電圧を印加
し、そのU/V比を一定にするとともにVを変化させ
て、その対向電極内に入射したイオンを(質量/電荷
数)の比に応じて選択通過させるものである。2. Description of the Related Art In a quadrupole mass spectrometer, two pairs of elongated counter electrodes (quadrupole electrodes) whose surfaces are hyperbolic are arranged at 90 ° intervals, and the opposing electrodes are the same. A voltage in which a DC voltage U and a high-frequency voltage Vcosωt are superimposed is applied between each pair which is different from the potential by 90 °, and the U / V ratio is kept constant and V is changed so that the voltage in the counter electrode is changed. Are selectively passed according to the ratio of (mass / charge number).
【0003】半導体プロセスにおいては、一般に、その
プロセス中のガス成分をオンラインでモニタすることな
どにこの四重極質量分析装置が用いられている。すなわ
ち、半導体プロセスを行う真空チャンバ内のガスを導入
して電子衝撃によりイオン化し、生成した分子イオンを
直流電圧を加えた同軸型レンズによって加減速し、ビー
ム形状を整えて四重極電極に入射する。入射したイオン
は、直流電圧Uと数MHz程度の高周波電圧Vとが重畳
して印加された四重極電極を通過する間に、特定の(質
量/電荷数)の比に応じて分離される。分離されたイオ
ンは四重極電極を通過した後引き込みレンズによって集
められ、電流検出器によって検出される。これにより、
質量スペクトルを得、その質量スペクトルのピーク強度
からその真空チャンバの内部のガスの定量分析を行い、
これによって真空チャンバの内部の状態をモニタする。
また、真空チャンバのメンテナンス後の真空チャンバの
リークを検出することにも用いられている。In a semiconductor process, this quadrupole mass spectrometer is generally used for online monitoring of gas components during the process. In other words, a gas in a vacuum chamber for semiconductor processing is introduced, ionized by electron bombardment, and the generated molecular ions are accelerated / decelerated by a coaxial lens to which a DC voltage is applied, and the beam shape is adjusted and incident on the quadrupole electrode. I do. The incident ions are separated according to a specific (mass / charge number) ratio while passing through a quadrupole electrode to which a DC voltage U and a high-frequency voltage V of about several MHz are superimposed and applied. . The separated ions are collected by a drawing lens after passing through a quadrupole electrode and detected by a current detector. This allows
Obtain a mass spectrum, perform quantitative analysis of the gas inside the vacuum chamber from the peak intensity of the mass spectrum,
Thus, the state inside the vacuum chamber is monitored.
It is also used to detect a leak in the vacuum chamber after maintenance of the vacuum chamber.
【0004】この四重極質量分析装置では、イオンが四
重極電極を通過する間に一定回数以上振動しないと隣り
合った質量を分析できないという性質がある。そこで、
四重極質量分析装置の設計においては、測定に必要な広
い質量範囲のすべてのイオンの振動回数を十分確保でき
るように、イオンのエネルギー、周波数、および四重極
電極の長さ等を決めるようにしている。[0004] This quadrupole mass spectrometer has the property that adjacent masses cannot be analyzed unless ions vibrate a certain number of times while passing through the quadrupole electrode. Therefore,
In designing a quadrupole mass spectrometer, determine the ion energy, frequency, and length of the quadrupole electrode, etc., so that the number of oscillations of all ions in a wide mass range required for measurement can be sufficiently secured. I have to.
【0005】分析の際、四重極電極に加えられる高周波
電圧Vは、質量をM、四重極電極のボーア径をr、高周
波の振動数をfとすると、つぎの数式で表される。 V(volt)=7.219*M(amu)*f2(MHz)*r2(cm)… 同様に、四重極電極に加えられる直流電圧Uは、 U(volt)=1.212*M(amu)*f2(MHz)*r2(cm)… の関係にある。At the time of analysis, the high frequency voltage V applied to the quadrupole electrode is represented by the following equation, where M is the mass, r is the bore diameter of the quadrupole electrode, and f is the frequency of the high frequency. V (volt) = 7.219 * M (amu) * f 2 (MHz) * r 2 (cm) Similarly, the DC voltage U applied to the quadrupole electrode is: U (volt) = 1.212 * M (amu) * F 2 (MHz) * r 2 (cm) ...
【0006】上記の数式から、質量の分離を十分確保
するために周波数を高くするほど、必要な高周波電圧が
周波数の2乗で増大することが分かる。そのため、あま
りにイオンの振動数を高くしすぎると、必要な高周波電
圧が大きくなりすぎ、その結果、巨大な高周波電源が必
要になったり、四重極電極に電位を与える真空フィード
スルーに必要な絶縁耐圧確保のための沿面距離が長くな
って四重極電極を含む真空容器が大きくなりすぎる、と
いう問題を生じる。そこで、実際には、装置サイズを実
用上問題とならない程度の大きさに収めることから、分
析に必要な最大周波数電圧V(最大質量時の電圧)が数
kV程度となるように周波数fを設定することが多い。From the above equations, it can be seen that as the frequency is increased to ensure sufficient mass separation, the required high frequency voltage increases with the square of the frequency. Therefore, if the frequency of the ions is set too high, the required high-frequency voltage becomes too large, and as a result, a huge high-frequency power supply is required, and the insulation required for the vacuum feedthrough that applies a potential to the quadrupole electrode is required. There is a problem that the creeping distance for ensuring the withstand voltage becomes long and the vacuum vessel including the quadrupole electrode becomes too large. Therefore, in practice, the size of the apparatus is set to a size that does not pose a problem in practical use. Therefore, the frequency f is set so that the maximum frequency voltage V (voltage at the maximum mass) required for analysis is about several kV. Often do.
【0007】このようにして高周波電圧Vの周波数が決
められ、かつ四重極電極の長さは予め決められていると
すると、イオンの入射エネルギーは、すべての質量数に
わたって必要な振動回数が得られる程度のエネルギーで
四重極電極を通過するように設定される。Assuming that the frequency of the high-frequency voltage V is determined in this way and the length of the quadrupole electrode is predetermined, the incident energy of the ion can be obtained at the required number of vibrations over all mass numbers. It is set to pass through the quadrupole electrode with a certain amount of energy.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
四重極質量分析装置では、とくに、ガスモニタあるいは
リークディテクタ等として用いられる場合に、質量の低
いガス(たとえばHeガス)のみを分析する場合に問題
がある。すなわち、上記のようにして決めた入射エネル
ギーおよび高周波電圧Vの周波数は、質量の低いガスに
ついて最適な値ではないからである。四重極質量分析装
置においては、四重極電極入口の不完全な四重極電場
(以下、単に「端電場」と称する)が存在し、そのた
め、上記のように全質量範囲にわたって必要な振動回数
が得られるほどのゆっくりしたエネルギーで四重極電極
内にイオンを入射させると、端電場領域でのイオンのロ
スが大きくなってしまう。However, the conventional quadrupole mass spectrometer has a problem in analyzing only a gas having a low mass (for example, He gas), particularly when used as a gas monitor or a leak detector. There is. That is, the incident energy and the frequency of the high-frequency voltage V determined as described above are not optimal values for a gas having a low mass. In a quadrupole mass spectrometer, there is an incomplete quadrupole electric field at the entrance of the quadrupole electrode (hereinafter simply referred to as "edge electric field"), and therefore, as described above, the necessary vibration over the entire mass range If ions are made to enter the quadrupole electrode with such a slow energy that the number of times can be obtained, the loss of ions in the end electric field region increases.
【0009】この発明は、上記に鑑み、広い質量範囲で
の測定に加えて、低質量領域、とくにHe等について、
より高感度にイオンを検出できるように改善した、四重
極質量分析装置を提供することを目的とする。[0009] In view of the above, the present invention provides, in addition to the measurement in a wide mass range, a low mass region, in particular, He or the like.
It is an object of the present invention to provide a quadrupole mass spectrometer improved so that ions can be detected with higher sensitivity.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によれば、ガス導入口を有する真空容器
と、該ガス導入口から導入されたガス成分を電子衝撃に
よってイオン化するイオン源と、該イオンを加速または
減速しかつそのビーム形状を整えるレンズと、該レンズ
を経てイオンが入射させられる四重極電極と、該四重極
電極を通過したイオンを集めてその電流を検出する電流
検出器とを備える四重極質量分析装置において、測定質
量範囲の全体に対応する周波数の高周波電圧と低質量測
定専用のより高い周波数の高周波電圧とのいずれかを選
択して直流電圧に重畳した上で上記の四重極電極に印加
する電圧印加回路が備えられることが特徴となってい
る。According to the present invention, there is provided a vacuum vessel having a gas inlet, and an ion source for ionizing a gas component introduced from the gas inlet by electron impact. A lens for accelerating or decelerating the ions and adjusting the beam shape thereof, a quadrupole electrode through which the ions are incident, and collecting the ions passing through the quadrupole electrode to detect the current. In a quadrupole mass spectrometer equipped with a current detector, either a high-frequency voltage having a frequency corresponding to the entire measurement mass range or a high-frequency voltage having a higher frequency dedicated to low-mass measurement is selected and superimposed on a DC voltage. Then, a voltage application circuit for applying the voltage to the quadrupole electrode is provided.
【0011】四重極電極に加えられる高周波電圧と直流
電圧の重畳した電圧において、高周波電圧の周波数が、
測定質量範囲の全体に対応する周波数と低質量測定専用
のより高い周波数とに選択可能となっている。そのた
め、通常の(より低い)周波数に選択することにより、
全体の広い質量範囲での測定ができる。それとともに、
より高い周波数に選択することにより、低い質量のイオ
ンについても振動回数を確保して分解能を維持できるこ
とから、質量の低いHe等のガスを分析する際に、イオ
ンの入射エネルギーを上げて端電場領域での損失を減ら
してより高感度での測定が可能となる。そのため、通常
の周波数による全質量範囲のガス分析モードと、より高
い周波数による低マス専用の高感度ガス分析モードの2
つの測定を1つの分析装置で測定することが可能とな
る。In the voltage in which the high frequency voltage applied to the quadrupole electrode and the DC voltage are superimposed, the frequency of the high frequency voltage is
It is possible to select between a frequency corresponding to the entire measured mass range and a higher frequency dedicated to low mass measurement. So by choosing a normal (lower) frequency,
Measurement can be performed over a wide mass range. With it,
By selecting a higher frequency, it is possible to secure the number of oscillations and maintain the resolution even for ions having a low mass, so that when analyzing a gas such as He with a low mass, the incident energy of the ions is increased and the end electric field region is increased. Measurement at higher sensitivity by reducing the loss in Therefore, there are two modes: a gas analysis mode for the entire mass range at a normal frequency, and a high-sensitivity gas analysis mode dedicated to a low mass at a higher frequency.
One measurement can be measured by one analyzer.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図1におい
て、真空容器10に四重極電極17等が封入されてお
り、この真空容器10は、被測定真空チャンバの側壁6
1に取り付けられ、ガス導入用オリフィス11を経て真
空チャンバ内のガスが真空容器10内に導入されるよう
になっている。この真空容器10は、ロータリーポンプ
22により駆動される真空排気器(ターボ分子ポンプ)
21により真空に排気されている。Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In FIG. 1, a quadrupole electrode 17 and the like are sealed in a vacuum vessel 10, and the vacuum vessel 10 is provided with a side wall 6 of a vacuum chamber to be measured.
1, the gas in the vacuum chamber is introduced into the vacuum vessel 10 through the gas introduction orifice 11. The vacuum vessel 10 is a vacuum pump (turbo molecular pump) driven by a rotary pump 22.
21 is evacuated to a vacuum.
【0013】オリフィス11から導入されたガスは、イ
オン源12においてイオン化される。このイオン源12
には、−100V程度とされたフィラメント13と、−
100V以下とされたリペラ14とが備えられている。
イオン源12は0〜20V程度の電位とされている。イ
オン化された分子は同軸レンズ15、16を経て加速ま
たは減速されるとともにビーム形状が整えられ、四重極
電極17に入射させられる。レンズ15、16は、それ
ぞれ0〜−100V、0〜−30Vの電位とされる。四
重極電極17には、高周波電圧Vと直流電圧Uとの重畳
電圧が後述のようにして印加される。なお、これらの真
空容器10内への電圧の導入は、真空フィードスルー2
3を介して行われる。The gas introduced from the orifice 11 is ionized in an ion source 12. This ion source 12
Has a filament 13 of about -100 V,
A repeller 14 having a voltage of 100 V or less is provided.
The ion source 12 has a potential of about 0 to 20V. The ionized molecules are accelerated or decelerated via the coaxial lenses 15 and 16, the beam shape is adjusted, and the ions are incident on the quadrupole electrode 17. The lenses 15 and 16 are set to potentials of 0 to -100 V and 0 to -30 V, respectively. A superimposed voltage of the high frequency voltage V and the DC voltage U is applied to the quadrupole electrode 17 as described later. In addition, the introduction of the voltage into the vacuum vessel 10 is performed by the vacuum feedthrough 2.
3 is performed.
【0014】イオン源12からのイオンは、四重極電極
17の中心電位が0Vに保たれているので、イオン源1
2との電位差により、四重極電極17に入射する。四重
極電極17に入射したイオンは、直流電圧Uと高周波電
圧Vとが重畳して印加された四重極電極を通過する間
に、特定の(質量/電荷数)の比に応じて分離される。
分離されたイオンは四重極電極17を通過した後引き込
みレンズ18(−20V程度の電位とされる)によって
集められ、ファラデーカップや二次電子増倍管等の電流
検出器19によって検出される(二次電子増倍管には−
1kV〜−3kVの電圧が加えられる)。こうして、質
量スペクトルを得、その質量スペクトルのピーク強度か
らその真空チャンバの内部のガスの定量分析を行い、こ
れによって真空チャンバの内部の状態をモニタする。ま
た、真空チャンバのメンテナンス後の真空チャンバのリ
ークを検出することもできる。Since the central potential of the quadrupole electrode 17 is kept at 0 V, the ions from the ion source 12
Due to the potential difference from 2, the light enters the quadrupole electrode 17. The ions incident on the quadrupole electrode 17 are separated according to a specific (mass / charge number) ratio while passing through the quadrupole electrode to which the DC voltage U and the high-frequency voltage V are applied in a superimposed manner. Is done.
After passing through the quadrupole electrode 17, the separated ions are collected by a pull-in lens 18 (having a potential of about -20 V) and detected by a current detector 19 such as a Faraday cup or a secondary electron multiplier. (In the secondary electron multiplier,
A voltage of 1 kV to -3 kV is applied). In this way, a mass spectrum is obtained, and quantitative analysis of the gas inside the vacuum chamber is performed from the peak intensity of the mass spectrum, thereby monitoring the state inside the vacuum chamber. In addition, a leak in the vacuum chamber after maintenance of the vacuum chamber can be detected.
【0015】四重極電極17に(U+V)の電圧を印加
する回路には、図示のように、RFアンプ31とDCア
ンプ32が含まれる。RFアンプ31には、2つの高周
波発振回路35、36からの数MHzの周波数f1、f
2の出力(f1<f2)の一方が切換器41で選択され
て入力されている。RFアンプ31とDCアンプ32の
出力は切換器42を経てf1用共振回路33またはf2
用共振回路34に送られ、これらの共振回路33、34
の一方の出力が切換器43を経て四重極電極17に送ら
れる。切換器41、42、43は連動しており、切換器
41でf1の高周波を選んだとき、切換器42、43が
f1用共振回路33側に切り換えられ、他方、切換器4
1でf2の高周波を選んだときには切換器42、43が
f2用共振回路34側に切り換えられるようになってい
る。The circuit for applying the voltage (U + V) to the quadrupole electrode 17 includes an RF amplifier 31 and a DC amplifier 32 as shown in the figure. The RF amplifier 31 has frequencies f 1 and f of several MHz from two high-frequency oscillation circuits 35 and 36.
One of the two outputs (f1 <f2) is selected by the switch 41 and input. The output of the RF amplifier 31 and the output of the DC amplifier 32 are passed through a switch 42 to the f1 resonance circuit 33 or f2
To the resonance circuit 34, and these resonance circuits 33, 34
Is output to the quadrupole electrode 17 via the switch 43. The switches 41, 42, and 43 are interlocked, and when the switch 41 selects the high frequency of f1, the switches 42 and 43 are switched to the f1 resonance circuit 33 side.
When a high frequency of f2 is selected in step 1, the switches 42 and 43 are switched to the f2 resonance circuit 34 side.
【0016】RFアンプ31により増幅される周波数f
1またはf2の高周波電圧Vは、マス設定電圧により設
定されるが、実際に四重極電極17に印加される高周波
電圧がその設定電圧となるようにフィードバック制御さ
れている。共振回路33、34は高周波電圧を昇圧する
高周波トランスよりなり、その2次コイル側で高周波電
圧Vと直流電圧Uとを重畳する。検波回路51、52は
その重畳後の電圧を検波し、その検波出力は高周波電圧
Vに対応するものとなる。この検波出力が、上記の切換
器41、42、43と連動する切換器44を経て比較器
54に送られ、マス設定電圧と比較され、その比較結果
によりRFアンプ31のゲインが定められる。これによ
り、四重極電極17に実際に印加される高周波電圧Vが
マス設定電圧となるようなフィードバック制御が行われ
ることになる。The frequency f amplified by the RF amplifier 31
The high frequency voltage V of 1 or f2 is set by the mass setting voltage, and the feedback control is performed so that the high frequency voltage actually applied to the quadrupole electrode 17 becomes the set voltage. The resonance circuits 33 and 34 are composed of a high-frequency transformer for boosting a high-frequency voltage, and superimpose the high-frequency voltage V and the DC voltage U on the secondary coil side. The detection circuits 51 and 52 detect the voltage after the superimposition, and the detection output corresponds to the high-frequency voltage V. This detection output is sent to a comparator 54 via a switch 44 interlocked with the above-mentioned switches 41, 42, 43, and is compared with a mass setting voltage. The gain of the RF amplifier 31 is determined based on the comparison result. As a result, feedback control is performed so that the high-frequency voltage V actually applied to the quadrupole electrode 17 becomes the mass setting voltage.
【0017】検波回路51、52は、たとえばコンデン
サ分圧回路とダイオードブリッジ整流回路とからなり、
分圧されたRF電圧を整流してRF電圧に対応したDC
電圧を作る回路である。これにより検波出力がたとえば
最大で±15V程度のコントロールしやすい電圧となる
ような変換が行われる。なお、検波回路51、52の効
率が周波数によって異なるため、周波数f2のRF電圧
を検波する検波回路52の出力を、直流ゲイン調整器5
3で調整するようにしている。The detection circuits 51 and 52 comprise, for example, a capacitor voltage dividing circuit and a diode bridge rectifying circuit.
DC that corresponds to RF voltage by rectifying the divided RF voltage
This is the circuit that creates the voltage. As a result, conversion is performed such that the detection output becomes a controllable voltage of, for example, about ± 15 V at the maximum. Since the efficiency of the detection circuits 51 and 52 differs depending on the frequency, the output of the detection circuit 52 for detecting the RF voltage of the frequency f2 is supplied to the DC gain adjuster 5.
The adjustment is made at 3.
【0018】DCアンプ32から出力される直流電圧U
は、こうして定められる高周波電圧Vに対して一定比率
となるようにされる。すなわち、上記の、式により
U/Vの比は常に一定であるからである。そのため、高
周波電圧Vに対応する検波出力を、DCアンプ32のゲ
イン設定信号としている。DC voltage U output from DC amplifier 32
Is a constant ratio with respect to the high frequency voltage V thus determined. That is, the U / V ratio is always constant according to the above equation. Therefore, the detection output corresponding to the high frequency voltage V is used as a gain setting signal of the DC amplifier 32.
【0019】たとえば、四重極電極17のボーア径r=
1cmで最大質量数100まで周波数2MHzで分析す
るものとすると、最大の高周波電圧Vは上記式より
2.88kVとなる。つまり、この場合は、四重極電極
17に与え得る最大の高周波電圧Vが2.88kV程度
まで可能な構成となっていることになる。そこで、He
(質量数:4)がちょうどこの半分の電圧でピーク値が
くるように分離するとして、逆に式より高周波電圧V
の周波数を約7MHzに設定できることが分かる。For example, the bore diameter r of the quadrupole electrode 17 =
Assuming that analysis is performed at a frequency of 2 MHz up to a maximum mass number of 100 at 1 cm, the maximum high-frequency voltage V is 2.88 kV according to the above equation. That is, in this case, the maximum high-frequency voltage V that can be applied to the quadrupole electrode 17 can be up to about 2.88 kV. So, He
(Mass number: 4) is separated so that the peak value comes just at half of this voltage.
Can be set to about 7 MHz.
【0020】すなわち、発振回路35の発振周波数f1
を2MHz、発振回路36の発振周波数f2を7MHz
に設定して、切換器41〜44の切り換えにより、より
低い周波数f1で全体の広い質量(質量数100まで
の)範囲での測定ができるとともに、より高い周波数f
2で低い質量での測定ができる。この場合、f2がf1
の約3.5倍となっているため、イオンの入射スピード
を3.5倍(エネルギーで約12倍)にまで上げても、
四重極電極17中のイオンの振動回数はf1の場合と同
等の回数となる。そのため、f2に切り換えたときはイ
オン源12のエネルギーを上げてイオンの入射スピード
を増大させることにより、端電場を通過するスピードを
速め、感度を上昇させながら、低い質量のイオンについ
ても振動回数を確保して分解能を維持できる。That is, the oscillation frequency f1 of the oscillation circuit 35
Is 2 MHz, and the oscillation frequency f2 of the oscillation circuit 36 is 7 MHz.
By setting the switches 41 to 44, measurement can be performed at a lower frequency f1 over a wide mass range (up to a mass number of 100), and at a higher frequency f
2 enables measurement with low mass. In this case, f2 is f1
Is about 3.5 times higher, so even if the ion injection speed is increased to 3.5 times (about 12 times in energy),
The number of vibrations of the ions in the quadrupole electrode 17 is the same as that of f1. Therefore, when the frequency is switched to f2, the energy of the ion source 12 is increased to increase the incident speed of the ions, thereby increasing the speed of passing through the end electric field and increasing the sensitivity. And maintain the resolution.
【0021】なお、上記は一つの実施の形態を示すもの
にすぎず、具体的な構成などは、この発明の趣旨を逸脱
しない範囲で種々に変更できることはもちろんである。
たとえば、上記では2つの周波数f1、f2のRF出力
を得るのに2つの発振回路35、36を用いてその出力
を切換器41で切り換えるように構成したが、1つの電
圧制御型発振回路を用い、外部からの制御電圧により周
波数切り換えを行うようにすることもできる。また共振
回路については、図1では2つの共振回路33、34を
切り換えて使用するようにしているが、1つの共振回路
において共振コンデンサとしてバリアブルコンデンサを
用い共振周波数を変更するようにしてもよいし、リレー
等で固定コンデンサの切り換え(切り離し)を行い共振
周波数を変更するよう構成することもできる。It should be noted that the above is merely an example of the embodiment, and it goes without saying that the specific configuration and the like can be variously changed without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above description, two oscillation circuits 35 and 36 are used to obtain RF outputs of two frequencies f1 and f2, and the outputs are switched by the switch 41. However, one voltage-controlled oscillation circuit is used. Alternatively, the frequency can be switched by an external control voltage. In addition, as for the resonance circuit, in FIG. 1, the two resonance circuits 33 and 34 are switched and used, but the resonance frequency may be changed by using a variable capacitor as the resonance capacitor in one resonance circuit. The fixed frequency can be switched (disconnected) by a relay or the like to change the resonance frequency.
【0022】この共振回路については、さらに、図2に
示すように構成することも可能である。この図2では、
共振回路71には、1次コイル72を共通にするf1用
の2次コイル73およびf2用の2次コイル74を持つ
高周波トランスと、スイッチ75で挿入・切り離し選択
可能な追加の共振コンデンサ76とが含まれる。スイッ
チ75を、切換器41〜44(図1)に連動して動作さ
せ、このスイッチ75のオン・オフに応じて2次コイル
73側または74側の出力を選択する(図1の切換器4
3で)。This resonance circuit can be further configured as shown in FIG. In this FIG.
The resonance circuit 71 includes a high-frequency transformer having a secondary coil 73 for f1 and a secondary coil 74 for f2 having a common primary coil 72, and an additional resonance capacitor 76 that can be inserted or disconnected by a switch 75. Is included. The switch 75 is operated in conjunction with the switches 41 to 44 (FIG. 1), and the output of the secondary coil 73 or 74 is selected according to the ON / OFF of the switch 75 (the switch 4 of FIG. 1).
3).
【0023】また、上記では、分析すべきガスの入って
いる真空チャンバと四重極電極17が納められた真空容
器10との間にオリフィス11による差圧を設けて、真
空排気器21によって真空引きするようにしたが、オリ
フィス11や真空排気器21を設けない場合にも適用可
能であることは言うまでもないであろう。In the above, a pressure difference is provided between the vacuum chamber containing the gas to be analyzed and the vacuum vessel 10 containing the quadrupole electrode 17 by the orifice 11. Although the pulling is performed, it goes without saying that the present invention can be applied to a case where the orifice 11 and the vacuum exhaust unit 21 are not provided.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上説明したように、この発明の四重極
質量分析装置によれば、より低い周波数による全質量範
囲のガス分析モードと、より高い周波数による低マス専
用の高感度ガス分析モードの2つの測定を1つの分析装
置で測定することが可能となり、高感度なプロセスガス
モニタあるいはリークガスモニタとして好適である。As described above, according to the quadrupole mass spectrometer of the present invention, the gas analysis mode for the entire mass range at a lower frequency and the high-sensitivity gas analysis mode dedicated to a low mass at a higher frequency Can be measured by one analyzer, which is suitable as a highly sensitive process gas monitor or leak gas monitor.
【図1】この発明の実施の形態を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】他の実施形態を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment.
10 真空容器 11 オリフィス 12 イオン源 13 フィラメント 14 リペラ 15、16 レンズ 17 四重極電極 18 引き込みレンズ 19 電流検出器 21 真空排気器(ターボ分子ポンプ) 22 ロータリーポンプ 31 RFアンプ 32 DCアンプ 33 f1用共振回路 34 f2用共振回路 35 f1用発振回路 36 f2用発振回路 41〜44 切換器 51、52 検波回路 53 直流ゲイン調整器 54 比較器 61 真空チャンバの側壁 71 f1・f2共通共振回路 72 1次コイル 73、74 2次コイル 75 スイッチ 76 追加の共振コンデンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vacuum container 11 Orifice 12 Ion source 13 Filament 14 Repeller 15, 16 Lens 17 Quadrupole electrode 18 Retraction lens 19 Current detector 21 Vacuum exhaust (turbo molecular pump) 22 Rotary pump 31 RF amplifier 32 DC amplifier 33 Resonance for f1 Circuit 34 Resonance circuit for f2 35 Oscillation circuit for f1 36 Oscillation circuit for f2 41 to 44 Switch 51, 52 Detection circuit 53 DC gain adjuster 54 Comparator 61 Side wall of vacuum chamber 71 f1 · f2 common resonance circuit 72 Primary coil 73, 74 Secondary coil 75 Switch 76 Additional resonance capacitor
Claims (1)
導入口から導入されたガス成分を電子衝撃によってイオ
ン化するイオン源と、該イオンを加速または減速しかつ
そのビーム形状を整えるレンズと、該レンズを経てイオ
ンが入射させられる四重極電極と、該四重極電極を通過
したイオンを集めてその電流を検出する電流検出器とを
備える四重極質量分析装置において、測定質量範囲の全
体に対応する周波数の高周波電圧と低質量測定専用のよ
り高い周波数の高周波電圧とのいずれかを選択して直流
電圧に重畳した上で上記の四重極電極に印加する電圧印
加回路を備えることを特徴とする四重極質量分析装置。A vacuum vessel having a gas inlet, an ion source for ionizing a gas component introduced from the gas inlet by electron impact, a lens for accelerating or decelerating the ions and adjusting the beam shape thereof, A quadrupole electrode into which ions are incident via the lens, and a quadrupole mass spectrometer including a current detector that collects ions passing through the quadrupole electrode and detects the current, A voltage application circuit for selecting one of a high-frequency voltage of a frequency corresponding to the whole and a high-frequency voltage of a higher frequency dedicated to low-mass measurement, superimposing the DC voltage on the DC voltage, and applying the voltage to the quadrupole electrode. A quadrupole mass spectrometer.
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