JP2000294188A - 垂直加速型飛行時間型質量分析装置のイオン加速部 - Google Patents

垂直加速型飛行時間型質量分析装置のイオン加速部

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JP2000294188A
JP2000294188A JP11097191A JP9719199A JP2000294188A JP 2000294188 A JP2000294188 A JP 2000294188A JP 11097191 A JP11097191 A JP 11097191A JP 9719199 A JP9719199 A JP 9719199A JP 2000294188 A JP2000294188 A JP 2000294188A
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mesh
plate
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accelerating
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Tatsuji Kobayashi
小林達次
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34—Dynamic spectrometers
    • H01J49/40—Time-of-flight spectrometers
    • H01J49/401—Time-of-flight spectrometers characterised by orthogonal acceleration, e.g. focusing or selecting the ions, pusher electrode

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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】イオン加速部を構成する電極の汚れを低減して
電極のチャージアップを防止することができ、また、メ
ッシュの汚れに起因するチャージアップの影響を、メッ
シュを交換することなく低減させることのできる垂直加
速型飛行時間型質量分析装置のイオン加速部を提供す
る。 【解決手段】所定のイオン引き出しグリッドの後段に配
置される電極群に設けられたイオン通過口の口径を、所
定のイオン引き出しグリッド自身のイオン透過口の口径
よりも大きくした。また、電極群に設けられたイオン通
過口を、イオンの飛跡に沿って斜め方向に配列した。ま
た、イオン加速部を構成する複数段の電極の一部を、イ
オン溜に導入されるイオン流の上流側に向けて所定量だ
けシフトさせた。また、メッシュの平面方向にメッシュ
を平行移動させる移動機構を設けた。また、メッシュが
置かれた平面内でメッシュを回転移動させる回転移動機
構を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、垂直加速型飛行時
間型質量分析装置のイオン加速部に関し、特に、イオン
による電極の汚染を低減させることのできる垂直加速型
飛行時間型質量分析装置のイオン加速部に関する。
【０００２】
【従来の技術】質量分析装置は、試料から生成するイオ
ンを真空中で飛行させ、飛行の過程で質量の異なるイオ
ンを分離して、スペクトルとして記録する装置である。
質量分析装置には、扇形磁場を用いてイオンの質量分散
を行なわせる磁場型質量分析装置、四重極電極を用いて
質量によるイオンの選別（フィルタリング）を行なわせ
る四重極質量分析装置（ＱＭＳ）、質量によるイオンの
飛行時間の違いを利用してイオンを分離する飛行時間型
質量分析装置（ＴＯＦＭＳ；time of flight ＭＳ）な
どが知られている。
【０００３】これらの質量分析装置の内、磁場型質量分
析装置とＱＭＳは、連続的にイオンを生成するタイプの
イオン源に適合しているのに対し、ＴＯＦＭＳは、パル
ス状にイオンを生成するタイプのイオン源に適合してい
る。従って、連続型のイオン源をＴＯＦＭＳに利用しよ
うとすれば、イオン源の利用のしかたに工夫が必要であ
る。垂直加速型飛行時間型質量分析装置（ＯＡ−ＴＯＦ
ＭＳ；orthogonal acceleration ＴＯＦＭＳ）は、連続
型のイオン源からパルス状のイオンを射出することがで
きるように工夫されたＴＯＦＭＳの一例である。
【０００４】図１に、典型的なＯＡ−ＴＯＦＭＳの構成
を示す。ＯＡ−ＴＯＦＭＳは、電子衝撃（ＥＩ）イオン
源、化学イオン化（ＣＩ）イオン源、電界脱離（ＦＤ）
イオン源、エレクトロスプレイ（ＥＳＩ）イオン源、高
速原子衝撃（ＦＡＢ）イオン源などの連続型のイオン源
１と、イオンガイド２が置かれた中間室３と、収束レン
ズ４、イオン押し出しプレート５、加速レンズ６、リフ
レクトロン７、イオン検出器８などのイオン光学系を構
成する構成物が置かれた測定室９とから成っている。
【０００５】このような構成において、イオン源１にお
いて試料から生成したイオンは、中間室３に置かれたイ
オンガイド２によって高真空な測定室９へと誘導され
る。中間室３と測定室９を仕切る隔壁には、オリフィス
１０が設けられていて、イオンガイド２から誘導されて
きたイオンは、オリフィス１０によって一定の径を持っ
たイオンビームに整形されて、測定室９に導入される。
【０００６】測定室９の入口には、収束レンズ４が設置
されている。測定室９に入ってきたイオンビームは、収
束レンズ４により収束されて、イオン押し出しプレート
５と加速レンズ６との間隙に沿った細長い空間（すなわ
ちイオン溜）に、イオン押し出しプレート５及び加速レ
ンズ６に対して平行に導入される。イオン押し出しプレ
ート５及び加速レンズ６の近傍を移動する一定の長さを
持ったイオンビームは、イオン押し出しプレート５及び
加速レンズ６にパルス状の加速電圧Ｖaを印加すること
により、イオンビームの導入軸方向とは垂直な方向にパ
ルス状に加速され、イオンパルスとなって、イオン押し
出しプレート５及び加速レンズ６と対向する位置に設け
られたリフレクトロン７に向けて飛行を開始する。
【０００７】垂直方向に加速されたイオンは、測定室９
に導入されたときの速度と、それとは垂直な方向にイオ
ン押し出しプレート５及び加速レンズ６によって与えら
れた速度とが加わるため、完全に垂直な方向ではなく、
わずかに斜めを向いた垂直方向に飛行し、リフレクトロ
ン７で反射されて、イオン検出器８に到達する。
【０００８】イオンの加速の過程では、軽いイオンほど
速度が速くなり、重いイオンほど速度が遅くなるため、
イオンの質量の違いがイオン検出器８に到達するまでの
到達時間の違いとなって現れ、イオンの質量の違いをイ
オンの飛行時間の違いとして分離することができる。
【０００９】このように、連続型のイオン源１から生成
したイオンビームを、イオン押し出しプレート５及び加
速レンズ６によってパルス状に加速して、イオンパルス
とすることにより、パルス状にイオンを生成するイオン
源に対して適合性を持つＴＯＦＭＳに、上記のような連
続型のイオン源を適合させることができる。
【００１０】このような構成において、図２はＯＡ−Ｔ
ＯＦＭＳのイオン加速部、すなわちイオン押し出しプレ
ート５と加速レンズ６の近傍を拡大した一例である。こ
の例では、加速レンズ６は、イオン押し出しプレート５
から近い順に、第１のイオン引き出しグリッド１１、第
２のイオン引き出しグリッド１２、第１のイオン加速プ
レート１３、第２のイオン加速プレート１４、出口グリ
ッド１５という５つの電極から成っている。
【００１１】このうち、第１のイオン引き出しグリッド
１１、第２のイオン引き出しグリッド１２、及び出口グ
リッド１５の３つの電極には、イオンが通過する中央の
通過口にメッシュが張られていて（図の破線部がメッシ
ュを表わす）、イオン押し出しプレート５と平行を保っ
ている。一方、第１のイオン加速プレート１３及び第２
のイオン加速プレート１４の中央に設けられたイオン通
過口にはメッシュが張られていない。
【００１２】尚、以上に述べたイオン加速部の構造につ
いての説明は、分析対象が正イオンであるか負イオンで
あるかによって違いはないが、以下に述べる各電極への
電位の印加手順は、分析対象が正イオンである場合を例
にとって説明する。負イオンが分析対象となる場合は、
直流電源及び電極電位の極性は、全て以下の説明とは反
転することになる。
【００１３】さて、上述した電極群はｙ方向に等間隔で
配置されており、各電極の間は、等しい抵抗値を持った
分圧抵抗Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、及びＲ4で分圧されている。従
って、スイッチＳＷ2が分圧抵抗Ｒ1の側に接続している
ときは、直流電源Ｓ1によって、これらの電極群に一律
な負方向の電位勾配が発生するようになっている。
【００１４】イオン押し出しプレート５から引き出され
たスイッチＳＷ1は、最初、アース側に接続している。
また、加速レンズ６の電極群に直流電圧を供給するスイ
ッチＳＷ2は、最初、直流電源Ｓ2側に接続している。こ
れにより、イオン押し出しプレート５と第１のイオン引
き出しグリッド１１との間に形成された細長い空間、す
なわちイオン溜内は接地電位に保持されると共に、イオ
ン溜の空間と加速レンズ６内の空間とは、第２のイオン
引き出しグリッド１２に直流電源Ｓ2から印加される正
電位の壁によって隔絶される。その結果、イオン溜にイ
オンが導入された際に、イオンがイオン溜から加速レン
ズ６に向けて漏れ出すことがない。これがイオン溜にイ
オンビームを導入する導入モードである。
【００１５】次に、イオン溜に沿ってｘ方向に進入する
イオンビームがイオン溜を充満すると、スイッチＳＷ1
とスイッチＳＷ2は連動して切り替わり、スイッチＳＷ1
は直流電源Ｓ3側に、またスイッチＳＷ2は分圧抵抗Ｒ1
側に、それぞれ接続される。その結果、イオン押し出し
プレート５には正電位（例えば＋０.５ｋＶ）が印加さ
れると共に、イオン溜の空間と加速レンズ６内の空間を
隔てる障壁になっていた第２のイオン引き出しグリッド
１２の正電位は負の値になって、例えば、第２のイオン
引き出しグリッド１２に−０.５ｋＶ、第１の加速プレ
ート１３に−１ｋＶ、第２の加速プレート１４に−１.
５ｋＶ、出口グリッド１５に−２ｋＶが印加され、イオ
ン押し出しプレート５から出口グリッド１５にかけての
空間に、負方向の一律な電位勾配が形成される。
【００１６】負方向の電位勾配が形成された結果、イオ
ン溜内のイオンは、イオンビームの導入軸方向（ｘ方
向）とは直交する方向（ｙ方向）に一気に加速され、イ
オン溜内から排出される。イオン溜から排出され、出口
グリッド１５を出たイオンは、導入時のｘ方向の速度と
垂直加速時のｙ方向の速度が足し合わされて、斜め方向
に等速運動で飛行しながら、図示しないイオン検出器に
到達し、イオンとして検出される。これがイオンを垂直
加速させる加速モードである。
【００１７】実際の測定の際には、これらの２つのモー
ドが交互に切り替わって、イオンの導入と加速が繰り返
されることにより、マススペクトルの測定が実行され
る。
【００１８】尚、図２の例では、加速レンズ６の構成要
素として５つの電極が用いられているが、実際の例とし
てはこれに限られるものではない。例えばイオン引き出
しグリッドを何段設けるかはコスト次第である。コスト
を厭わなければ、メッシュを有するイオン引き出しグリ
ッドの数を増やすと共に、メッシュを有しないイオン加
速プレートの数を減らし、あるいは無くしても良い。
【００１９】メッシュを有するグリッドを増やす場合
は、メッシュを通過する際の通過効率の影響でイオン量
が減衰して装置感度が低下するのを避けるため、グリッ
ドの段数をむやみに増やすのではなく、通常、３段に上
限を決めてグリッドを増設する。また、コストを低減さ
せたい場合は、メッシュを有するグリッドを１段のイオ
ン引き出しグリッドと１段の出口グリッドの合計２段の
みに限定し、残りの電極はメッシュを省略してイオン加
速プレートとする。また、イオン加速プレートの設置数
も、ゼロの場合から１０段以上設ける場合に至るまで、
さまざまな場合があり得る。また、図２の例では、イオ
ンの加速電圧Ｖaを２ｋＶに設定しているが、加速電圧
Ｖaは通常３〜５ｋＶの範囲であることが多い。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】このような構成におい
て、ＯＡ−ＴＯＦＭＳのイオン加速部の問題点は、前述
したようにイオンがｘ方向とｙ方向の速度の合成によっ
て斜め方向に飛行するため、イオンの一部が垂直方向に
配置されたイオンを加速する電極群に衝突し、電極が汚
染されてしまうことである。電極が汚れると、高電圧を
印加したときに汚れた部分がチャージアップされ、正確
な電位を作れなくなり、装置の分解能や安定性を維持す
ることがむつかしくなる。
【００２１】また、電極にメッシュが張られている場合
には、垂直加速されたイオンがいつもメッシュの同じ場
所を通過していくために、メッシュの特定の場所のみが
イオンによって汚染され、チャージアップしやすくな
り、装置の分解能と安定性に大きな影響を与える。この
場合、メッシュを交換することとなるが、メッシュは平
面度を出す作業がむつかしいのみならず、薄くて切れや
すい、ほこりが付きやすい等の問題がある。
【００２２】本発明の目的は、上述した点に鑑み、イオ
ン加速部を構成する電極の汚れを低減して電極のチャー
ジアップを防止することができ、また、メッシュの汚れ
に起因するチャージアップの影響を、メッシュを交換す
ることなく低減させることのできるＯＡ−ＴＯＦＭＳの
イオン加速部を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明にかかるＯＡ−ＴＯＦＭＳのイオン加速部
は、イオン溜に導入されたイオンを導入方向と交差する
方向に押し出して加速するイオン押し出しプレートと、
該イオン押し出しプレートと平行に配置され、イオン通
過口にメッシュを有する所定の段数の電極で構成され、
イオン押し出しプレートと協同してイオンをイオン溜か
ら引き出して加速するイオン引き出しグリッドと、条件
によっては該イオン引き出しグリッドの後段に配置さ
れ、イオン通過口にメッシュを有しない所定の段数の電
極で構成され、イオン溜から引き出されたイオンをさら
に加速するイオン加速プレートと、前記イオン引き出し
グリッドまたはイオン加速プレートの後段に配置され、
イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電極で構
成され、イオン加速部の終端部に所定の電位を与える出
口グリッドとから成るＯＡ−ＴＯＦＭＳのイオン加速部
において、前記イオン押し出しプレートに近接する所定
のイオン引き出しグリッドの後段に配置される電極群に
設けられたイオン通過口の口径を、前記イオン押し出し
プレートに近接する所定のイオン引き出しグリッド自身
のイオン通過口の口径よりも大きくしたことを特徴とし
ている。
【００２４】また、イオン溜に導入されたイオンを導入
方向と交差する方向に押し出して加速するイオン押し出
しプレートと、該イオン押し出しプレートと平行に配置
され、イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電
極で構成され、イオン押し出しプレートと協同してイオ
ンをイオン溜から引き出して加速するイオン引き出しグ
リッドと、条件によっては該イオン引き出しグリッドの
後段に配置され、イオン通過口にメッシュを有しない所
定の段数の電極で構成され、イオン溜から引き出された
イオンをさらに加速するイオン加速プレートと、前記イ
オン引き出しグリッドまたはイオン加速プレートの後段
に配置され、イオン通過口にメッシュを有する所定の段
数の電極で構成され、イオン加速部の終端部に所定の電
位を与える出口グリッドとから成るＯＡ−ＴＯＦＭＳの
イオン加速部において、前記複数段の電極群に設けられ
たイオン通過口を、イオンの飛跡に沿って斜め方向に配
列したことを特徴としている。
【００２５】また、イオン溜に導入されたイオンを導入
方向と交差する方向に押し出して加速するイオン押し出
しプレートと、該イオン押し出しプレートと平行に配置
され、イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電
極で構成され、イオン押し出しプレートと協同してイオ
ンをイオン溜から引き出して加速するイオン引き出しグ
リッドと、条件によっては該イオン引き出しグリッドの
後段に配置され、イオン通過口にメッシュを有しない所
定の段数の電極で構成され、イオン溜から引き出された
イオンをさらに加速するイオン加速プレートと、前記イ
オン引き出しグリッドまたはイオン加速プレートの後段
に配置され、イオン通過口にメッシュを有する所定の段
数の電極で構成され、イオン加速部の終端部に所定の電
位を与える出口グリッドとから成る垂直加速型飛行時間
型質量分析装置のイオン加速部において、該イオン加速
部を構成する複数段の電極の一部を、イオン溜に導入さ
れるイオン流の上流側に向けて所定量だけシフトさせた
ことを特徴としている。
【００２６】また、イオン溜に導入されたイオンを導入
方向と交差する方向に押し出して加速するイオン押し出
しプレートと、該イオン押し出しプレートと平行に配置
され、イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電
極で構成され、イオン押し出しプレートと協同してイオ
ンをイオン溜から引き出して加速するイオン引き出しグ
リッドと、条件によっては該イオン引き出しグリッドの
後段に配置され、イオン通過口にメッシュを有しない所
定の段数の電極で構成され、イオン溜から引き出された
イオンをさらに加速するイオン加速プレートと、前記イ
オン引き出しグリッドまたはイオン加速プレートの後段
に配置され、イオン通過口にメッシュを有する所定の段
数の電極で構成され、イオン加速部の終端部に所定の電
位を与える出口グリッドとから成るＯＡ−ＴＯＦＭＳの
イオン加速部において、各メッシュの平面方向に各メッ
シュを平行移動させる移動機構を設けたことを特徴とし
ている。
【００２７】また、イオン溜に導入されたイオンを導入
方向と交差する方向に押し出して加速するイオン押し出
しプレートと、該イオン押し出しプレートと平行に配置
され、イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電
極で構成され、イオン押し出しプレートと協同してイオ
ンをイオン溜から引き出して加速するイオン引き出しグ
リッドと、条件によっては該イオン引き出しグリッドの
後段に配置され、イオン通過口にメッシュを有しない所
定の段数の電極で構成され、イオン溜から引き出された
イオンをさらに加速するイオン加速プレートと、前記イ
オン引き出しグリッドまたはイオン加速プレートの後段
に配置され、イオン通過口にメッシュを有する所定の段
数の電極で構成され、イオン加速部の終端部に所定の電
位を与える出口グリッドとから成るＯＡ−ＴＯＦＭＳの
イオン加速部において、各メッシュが置かれた平面内で
各メッシュを回転移動させる回転移動機構を設けたこと
を特徴としている。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。図３は、本発明にかかるＯＡ−
ＴＯＦＭＳのイオン加速部の一実施例を表わしたもので
ある。本実施例は、図２の従来例と対照させるため、図
２と同様に、イオン押し出しプレート５、第１のイオン
引き出しグリッド１１、第２のイオン引き出しグリッド
１２、第１のイオン加速プレート１３、第２のイオン加
速プレート１４、出口グリッド１５という６つの電極か
ら成っている例を示している。
【００２９】このうち、第１のイオン引き出しグリッド
１１、第２のイオン引き出しグリッド１２、及び出口グ
リッド１５の３つの電極には、イオンが通過する中央の
通過口にメッシュが張られていて（図の破線部がメッシ
ュを表わす）、イオン押し出しプレート５と平行を保っ
ている。一方、第１のイオン加速プレート１３及び第２
のイオン加速プレート１４の中央に設けられたイオン通
過口にはメッシュが張られていない。
【００３０】尚、以上に述べたイオン加速部の構造につ
いての説明は、分析対象が正イオンであるか負イオンで
あるかによって違いはないが、以下に述べる各電極への
電位の印加手順は、分析対象が正イオンである場合を例
にとって説明する。負イオンが分析対象となる場合は、
直流電源及び電極電位の極性は、全て以下の説明とは反
転することになる。
【００３１】さて、上述した電極群はｙ方向に等間隔で
配置されており、各電極の間は、等しい抵抗値を持った
分圧抵抗Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、及びＲ4で分圧されている。従
って、スイッチＳＷ2が分圧抵抗Ｒ1の側に接続している
ときは、直流電源Ｓ1によって、これらの電極群に一律
な負方向の電位勾配が発生するようになっている。
【００３２】イオン押し出しプレート５から引き出され
たスイッチＳＷ1は、最初、アース側に接続している。
また、加速レンズ６の電極群に直流電圧を供給するスイ
ッチＳＷ2は、最初、直流電源Ｓ2側に接続している。こ
れにより、イオン押し出しプレート５と第１のイオン引
き出しグリッド１１との間に形成された細長い空間、す
なわちイオン溜内は接地電位に保持されると共に、イオ
ン溜の空間と加速レンズ６内の空間とは、第２のイオン
引き出しグリッド１２に直流電源Ｓ2から印加される正
電位の壁によって隔絶される。その結果、イオン溜にイ
オンが導入された際に、イオンがイオン溜から加速レン
ズ６に向けて漏れ出すことがない。これがイオン溜にイ
オンビームを導入する導入モードである。
【００３３】次に、イオン溜に沿ってｘ方向に進入する
イオンビームがイオン溜を充満すると、スイッチＳＷ1
とスイッチＳＷ2は連動して切り替わり、スイッチＳＷ1
は直流電源Ｓ3側に、またスイッチＳＷ2は分圧抵抗Ｒ1
側に、それぞれ接続される。その結果、イオン押し出し
プレート５には正電位（例えば＋０.５ｋＶ）が印加さ
れると共に、イオン溜の空間と加速レンズ６内の空間を
隔てる障壁になっていた第２のイオン引き出しグリッド
１２の正電位は負の値になって、例えば、第２のイオン
引き出しグリッド１２に−０.５ｋＶ、第１の加速プレ
ート１３に−１ｋＶ、第２の加速プレート１４に−１.
５ｋＶ、出口グリッド１５に−２ｋＶが印加され、イオ
ン押し出しプレート５から出口グリッド１５にかけての
空間に、負方向の一律な電位勾配が形成される。
【００３４】負方向の電位勾配が形成された結果、イオ
ン溜内のイオンは、イオンビームの導入軸方向（ｘ方
向）とは直交する方向（ｙ方向）に一気に加速され、イ
オン溜内から排出される。イオン溜から排出され、出口
グリッド１５を出たイオンは、導入時のｘ方向の速度と
垂直加速時のｙ方向の速度が足し合わされて、斜め方向
に等速運動で飛行しながら、図示しないイオン検出器に
到達し、イオンとして検出される。これがイオンを垂直
加速させる加速モードである。
【００３５】実際の測定の際には、これらの２つのモー
ドが交互に切り替わって、イオンの導入と加速が繰り返
されることにより、マススペクトルの測定が実行され
る。
【００３６】このような構成において、本実施例の特徴
は、第２のイオン引き出しグリッド１２及びそれ以降の
電極群に設けられたイオン通過口の口径が、第１のイオ
ン引き出しグリッド１１に設けられたイオン通過口の口
径よりも大きくなっていることである。これにより、イ
オンが加速レンズ６内を通過する際に、イオンの飛跡が
斜め方向になっていても、ほとんどのイオンは、電極群
に接触することなく通過していくことができるため、電
極群がイオンによって汚されにくくなり、加速レンズ６
内にチャージアップ現象が起こりにくくなる。結果的
に、加速レンズ６内は常に正確な平行電界を維持するこ
とができ、ＯＡ−ＴＯＦＭＳの分解能を長期間に渡って
安定に維持することが可能になる。
【００３７】尚、本実施例には、さまざまな変形が可能
であり、例えば、図４の（ａ）のように、イオン通過口
を大きくする代わりに、イオン通過口をイオンの飛跡に
合わせて斜め方向に配列させて、電極群とイオンとの接
触を避けさせることも可能である。また、図４の（ｂ）
のように、第１のイオン引き出しグリッド１１と第２の
イオン引き出しグリッド１２のイオン通過口の口径は小
さく、第１の加速プレート１３以降の電極のイオン通過
口を大きくしても良い。また、図４の（ｃ）のように、
メッシュを有するイオン引き出しグリッドが１段しかな
い場合は、２段目以降の電極群のイオン通過口の口径を
大きくしても良い。
【００３８】また、図５に示すように、イオン加速部を
構成する複数段の電極群に設けられたイオン通過口の口
径はすべて同じ大きさのままで、一部の電極、例えば第
２のイオン引き出しグリッド１２を、イオン溜に導入さ
れるイオン流の上流側に向けて所定量だけシフトさせて
も良い。このようにすれば、第２のイオン引き出しグリ
ッド１２の縁部によってイオンの飛来がさえぎられ、そ
れよりも後段の電極群は、飛来するイオンの衝突によっ
て汚染されることがないという効果を奏する。これもま
た、本発明の一変形となり得るものである。
【００３９】また、図６は、本発明にかかるＯＡ−ＴＯ
ＦＭＳのイオン加速部の別の実施例を表わしたものであ
り、メッシュが張られている電極をｙ方向から見た図あ
る。メッシュが張られている電極では、垂直加速された
イオンがいつもメッシュの同じ場所を通過していくため
に、メッシュの特定の場所のみがイオンによって汚染さ
れ、チャージアップしやすくなり、装置の分解能と安定
性に大きな影響を与える。本実施例では、その影響を回
避するために、メッシュ１７を有する電極１８に、メッ
シュ１７の平面方向に電極１８を平行移動させることの
できる移動機構１９を設け、電極１８をメッシュ１７ご
とガイド２０に沿って平行移動させることができるよう
に構成している。
【００４０】通常、メッシュ１７において、イオンの通
過によって汚される部分は、イオン溜の形を反映して図
６のような細長い形になる。従って、図６のように、イ
オン通過口２１の形状を正方形にすれば、イオンに汚さ
れない部分がかなり残ることになる。本実施例では、イ
オンによって汚染された部分を避け、この残った部分を
利用して、測定を続けることが可能になるように構成す
る。
【００４１】このように構成すれば、メッシュ１７がイ
オンに汚染されてチャージアップし、装置の分解能が低
下した場合に、電極１８をメッシュ１７ごと必要量だけ
平行移動させて、イオンが通過する位置に、メッシュの
まだイオンによって汚染されていない部分を持ってくる
ことができる。その結果、汚れによるチャージアップの
影響は収まり、装置は再び高い分解能を出すことができ
るようになる。
【００４２】これらの移動操作は、質量分析装置の真空
を破って行なっても良いが、真空を破ることなく行なっ
ても良い。
【００４３】尚、本実施例にも変形が可能であって、上
記の例では移動機構１９とガイド２０によってメッシュ
を平行移動させるように構成したが、電極と電極のイオ
ン通過口を共に円形とし、その円の中心を回転の中心と
するメッシュの回転移動機構を設けても良い。その場合
は、メッシュが置かれた平面内で必要量だけメッシュを
回転移動させることにより、メッシュのイオンによる汚
染の少ない部分をイオンの通過部に持ってくることにな
る。
【００４４】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明のＯＡ−ＴＯ
ＦＭＳのイオン加速部によれば、イオンとの接触に由来
する電極の汚れが起こりにくいので、電極のチャージア
ップを避けることができ、長期間に渡って装置の分解能
を高い状態に維持することができる。また、電極をメッ
シュごと移動させて、イオンによる汚れの少ないメッシ
ュ部分を使用できるように構成したので、汚れによるメ
ッシュのチャージアップを避けることができ、長期間に
渡って装置の分解能を高い状態に維持することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の垂直加速型飛行時間型質量分析装置を示
す図である。
【図２】従来の垂直加速型飛行時間型質量分析装置のイ
オン加速部を示す図である。
【図３】本発明にかかる垂直加速型飛行時間型質量分析
装置のイオン加速部の一実施例を示す図である。
【図４】本発明にかかる垂直加速型飛行時間型質量分析
装置のイオン加速部の一実施例を示す図である。
【図５】本発明にかかる垂直加速型飛行時間型質量分析
装置のイオン加速部の一実施例を示す図である。
【図６】本発明にかかる垂直加速型飛行時間型質量分析
装置のイオン加速部の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・イオン源、２・・・イオンガイド、３・・・中間室、４・
・・収束レンズ、５・・・イオン押し出し電極、６・・・加速レ
ンズ、７・・・リフレクトロン、８・・・イオン検出器、９・・
・測定室、１０・・・オリフィス、１１・・・第１のイオン引
き出しグリッド、１２・・・第２のイオン引き出しグリッ
ド、１３・・・第１のイオン加速プレート、１４・・・第２の
イオン加速プレート、１５・・・出口グリッド、１６・・・第
３のイオン加速プレート、１７・・・メッシュ、１８・・・電
極、１９・・・移動機構、２０・・・ガイド、２１・・・イオン
通過口、Ｒ1・・・抵抗器、Ｒ2・・・抵抗器、Ｒ3・・・抵抗器、
Ｒ4・・・抵抗器、Ｓ1・・・直流電源、Ｓ2・・・直流電源、Ｓ3・
・・直流電源、ＳＷ1・・・スイッチ、ＳＷ2・・・スイッチ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】イオン溜に導入されたイオンを導入方向と
    交差する方向に押し出して加速するイオン押し出しプレ
    ートと、該イオン押し出しプレートと平行に配置され、
    イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電極で構
    成され、イオン押し出しプレートと協同してイオンをイ
    オン溜から引き出して加速するイオン引き出しグリッド
    と、条件によっては該イオン引き出しグリッドの後段に
    配置され、イオン通過口にメッシュを有しない所定の段
    数の電極で構成され、イオン溜から引き出されたイオン
    をさらに加速するイオン加速プレートと、前記イオン引
    き出しグリッドまたはイオン加速プレートの後段に配置
    され、イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電
    極で構成され、イオン加速部の終端部に所定の電位を与
    える出口グリッドとから成る垂直加速型飛行時間型質量
    分析装置のイオン加速部において、前記イオン押し出し
    プレートに近接する所定のイオン引き出しグリッドの後
    段に配置される電極群に設けられたイオン通過口の口径
    を、前記イオン押し出しプレートに近接する所定のイオ
    ン引き出しグリッド自身のイオン通過口の口径よりも大
    きくしたことを特徴とする垂直加速型飛行時間型質量分
    析装置のイオン加速部。
  2. 【請求項２】イオン溜に導入されたイオンを導入方向と
    交差する方向に押し出して加速するイオン押し出しプレ
    ートと、該イオン押し出しプレートと平行に配置され、
    イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電極で構
    成され、イオン押し出しプレートと協同してイオンをイ
    オン溜から引き出して加速するイオン引き出しグリッド
    と、条件によっては該イオン引き出しグリッドの後段に
    配置され、イオン通過口にメッシュを有しない所定の段
    数の電極で構成され、イオン溜から引き出されたイオン
    をさらに加速するイオン加速プレートと、前記イオン引
    き出しグリッドまたはイオン加速プレートの後段に配置
    され、イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電
    極で構成され、イオン加速部の終端部に所定の電位を与
    える出口グリッドとから成る垂直加速型飛行時間型質量
    分析装置のイオン加速部において、前記複数段の電極群
    に設けられたイオン通過口を、イオンの飛跡に沿って斜
    め方向に配列したことを特徴とする垂直加速型飛行時間
    型質量分析装置のイオン加速部。
  3. 【請求項３】イオン溜に導入されたイオンを導入方向と
    交差する方向に押し出して加速するイオン押し出しプレ
    ートと、該イオン押し出しプレートと平行に配置され、
    イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電極で構
    成され、イオン押し出しプレートと協同してイオンをイ
    オン溜から引き出して加速するイオン引き出しグリッド
    と、条件によっては該イオン引き出しグリッドの後段に
    配置され、イオン通過口にメッシュを有しない所定の段
    数の電極で構成され、イオン溜から引き出されたイオン
    をさらに加速するイオン加速プレートと、前記イオン引
    き出しグリッドまたはイオン加速プレートの後段に配置
    され、イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電
    極で構成され、イオン加速部の終端部に所定の電位を与
    える出口グリッドとから成る垂直加速型飛行時間型質量
    分析装置のイオン加速部において、該イオン加速部を構
    成する複数段の電極の一部を、イオン溜に導入されるイ
    オン流の上流側に向けて所定量だけシフトさせたことを
    特徴とする垂直加速型飛行時間型質量分析装置のイオン
    加速部。
  4. 【請求項４】イオン溜に導入されたイオンを導入方向と
    交差する方向に押し出して加速するイオン押し出しプレ
    ートと、該イオン押し出しプレートと平行に配置され、
    イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電極で構
    成され、イオン押し出しプレートと協同してイオンをイ
    オン溜から引き出して加速するイオン引き出しグリッド
    と、条件によっては該イオン引き出しグリッドの後段に
    配置され、イオン通過口にメッシュを有しない所定の段
    数の電極で構成され、イオン溜から引き出されたイオン
    をさらに加速するイオン加速プレートと、前記イオン引
    き出しグリッドまたはイオン加速プレートの後段に配置
    され、イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電
    極で構成され、イオン加速部の終端部に所定の電位を与
    える出口グリッドとから成る垂直加速型飛行時間型質量
    分析装置のイオン加速部において、各メッシュの平面方
    向に各メッシュを平行移動させる移動機構を設けたこと
    を特徴とする垂直加速型飛行時間型質量分析装置のイオ
    ン加速部。
  5. 【請求項５】イオン溜に導入されたイオンを導入方向と
    交差する方向に押し出して加速するイオン押し出しプレ
    ートと、該イオン押し出しプレートと平行に配置され、
    イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電極で構
    成され、イオン押し出しプレートと協同してイオンをイ
    オン溜から引き出して加速するイオン引き出しグリッド
    と、条件によっては該イオン引き出しグリッドの後段に
    配置され、イオン通過口にメッシュを有しない所定の段
    数の電極で構成され、イオン溜から引き出されたイオン
    をさらに加速するイオン加速プレートと、前記イオン引
    き出しグリッドまたはイオン加速プレートの後段に配置
    され、イオン通過口にメッシュを有する所定の段数の電
    極で構成され、イオン加速部の終端部に所定の電位を与
    える出口グリッドとから成る垂直加速型飛行時間型質量
    分析装置のイオン加速部において、各メッシュが置かれ
    た平面内で各メッシュを回転移動させる回転移動機構を
    設けたことを特徴とする垂直加速型飛行時間型質量分析
    装置のイオン加速部。
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