JP2000311649A - Ion detector - Google Patents

Ion detector

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JP2000311649A
JP2000311649A JP11118225A JP11822599A JP2000311649A JP 2000311649 A JP2000311649 A JP 2000311649A JP 11118225 A JP11118225 A JP 11118225A JP 11822599 A JP11822599 A JP 11822599A JP 2000311649 A JP2000311649 A JP 2000311649A
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JP
Japan
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conversion
high voltage
conversion dynode
dynode
ion detector
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JP11118225A
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Japanese (ja)
Inventor
Megumi Hirooka
恵 廣岡
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prolong a life until replacement is required by providing a plurality of conversion dynodes, and providing a switching means selecting to which conversion dynode a high voltage should be applied. SOLUTION: A transfer switch 7 selects a conversion dynode 6a side to be applied with a high voltage, and it is applied with the negative high voltage of -5 kV through -20 kV from a high-voltage generating circuit. Converged ions passing through an aperture electrode 3 are attracted by the negative high voltage and reach the conversion dynode 6a. Secondary electrons are generated by the collision with the conversion dynode 6a, the generated secondary electrons collide with the initial stage electrode 8a of a secondary electron multiplier tube 8 then collide with electrodes 8b, 8c... and the final stage electrode 8f successively, and electrons are multiplied and outputted. When the ion collision face of the conversion dynode 6a is deteriorated and conversion efficiency is reduced after use for a long period, the conversion dynode to be applied with the high voltage is changed to the conversion dynode 6b side by the selector switch 7.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は質量分析計等におい
てイオンの検出に使用されるイオン検出器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ion detector used for detecting ions in a mass spectrometer or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】質量分析装置等でのイオン検出におい
て、変換ダイノードを用いたイオン検出器が使用される
ことがある。図1に質量分析装置に使用されるイオン検
出器の例を示す。質量分析器4で質量分離されたイオン
2は、アパーチャ電極3を通過した後、そのイオンと反
対電荷の高電圧(数kV〜数10kV)が印加された変
換ダイノード6に入射して変換される。即ち、正イオン
の検出のときには変換ダイノードに負の高電圧を印加
し、逆に負イオンの検出のときには変換ダイノードに正
の高電圧を印加する。正イオン(負イオン)がダイノー
ドに衝突入射することで発生した二次電子(正イオン)
は二次電子増倍管18に導かれ、電子電流として増幅さ
れて出力される。二次電子増倍管18の出力は増幅器2
0でさらに増幅されて出力として検出されるようにして
ある。
2. Description of the Related Art An ion detector using a conversion dynode is sometimes used for ion detection in a mass spectrometer or the like. FIG. 1 shows an example of an ion detector used in a mass spectrometer. After passing through the aperture electrode 3, the ions 2 separated by mass in the mass analyzer 4 are incident on a conversion dynode 6 to which a high voltage (several kV to several tens kV) of an opposite charge to the ions is applied and converted. . That is, a high negative voltage is applied to the conversion dynode when positive ions are detected, and a high positive voltage is applied to the conversion dynode when negative ions are detected. Secondary electrons (positive ions) generated by the collision of positive ions (negative ions) with the dynode
Is guided to the secondary electron multiplier 18, and is amplified and output as an electron current. The output of the secondary electron multiplier 18 is the amplifier 2
At 0, the signal is further amplified and detected as an output.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述するようなイオン
検出器の出力は変換ダイノードに印加する電圧や増幅器
のゲインにより設定され、これらを一定に保つ限り安定
な一定条件での測定を行うことができるはずである。し
かしながら、設定を一定に保持しているにもかかわらず
実際には連続的な使用により出力が変動することとなっ
た。これはイオンが変換ダイノードに衝突する位置が常
に同位置であるため、変換ダイノードの状態が変化する
からと考えられる。そのため、イオン検出器を長時間使
用し続けると状態が変化して変換ダイノードが劣化する
こととなり検出感度が落ちてしまって最終的には検出器
全体を交換する必要が生じた。
The output of the ion detector as described above is set by the voltage applied to the conversion dynode and the gain of the amplifier. As long as these are kept constant, measurement can be performed under stable and constant conditions. It should be possible. However, the output fluctuates due to continuous use in spite of the fact that the setting is kept constant. This is presumably because the position at which the ions collide with the conversion dynode is always the same, and the state of the conversion dynode changes. Therefore, if the ion detector is used for a long time, the state changes and the conversion dynode deteriorates, the detection sensitivity drops, and finally the entire detector needs to be replaced.

【0004】イオン検出器自体は高価なものであり、ひ
とつひとつのイオン検出器ができるだけ長期間使用でき
るものが望まれる。そこで、本発明はイオン検出器の交
換が必要となるまでの寿命を延ばすようにしたイオン検
出器を提供することを目的とする。
The ion detector itself is expensive, and it is desired that each ion detector can be used for as long as possible. Therefore, an object of the present invention is to provide an ion detector that extends the life until the ion detector needs to be replaced.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明のイオン検出器
は、検出すべきイオンと逆極性の高電圧を変換ダイノー
ドに印加し、このイオンを変換ダイノードに衝突させる
ことにより発生した荷電粒子を増幅して検出するイオン
検出器において、複数の変換ダイノードを備えるととも
にいずれの変換ダイノードへ高電圧を印加するかを選択
する切換手段を備えたことを特徴とする。
The ion detector of the present invention amplifies charged particles generated by applying a high voltage having a polarity opposite to that of ions to be detected to a conversion dynode and causing the ions to collide with the conversion dynode. The ion detector includes a plurality of conversion dynodes and switching means for selecting which conversion dynode is to be applied with a high voltage.

【0006】このイオン検出器では切換手段により選択
された側の変換ダイノードに対して高電圧が印加される
ので、その選択された変換ダイノードにより使用を続け
る。やがて、変換ダイノードが劣化して高感度な測定が
できなくなると、切換手段により他の変換ダイノードに
高電圧が印加されるように切り替える。これにより、イ
オン検出器全体の交換を行うことなく、簡単に変換ダイ
ノードを交換することができ、再び高感度な測定を行う
ことが可能となる。
In this ion detector, since a high voltage is applied to the conversion dynode selected by the switching means, the ion detector continues to be used by the selected conversion dynode. When the conversion dynode eventually deteriorates and high-sensitivity measurement cannot be performed, switching is performed by the switching unit so that a high voltage is applied to another conversion dynode. Thereby, the conversion dynode can be easily replaced without replacing the entire ion detector, and high-sensitivity measurement can be performed again.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】図2は本発明の一実施例であるイ
オン検出器を用いた質量分析計の構成を示す図である。
図において2は検出すべきイオンであり、3はリング形
状のアパーチャ電極、4は四重極型の質量分離器であ
る。この質量分析計では四重極質量分離器4への印加電
圧の設定により定まる質量/電荷数の値を有するイオン
2がこの質量分離器4を通過することができるようにし
てある。そして通過したイオン2はその後段に備えられ
るアパーチャ電極3により収束するようにしてある。6
a、6bは変換ダイノードであり、これらは同一形状に
してある。7は切換スイッチであり変換ダイノード6
a、6bと電気的に接続されており、選択されたいずれ
かの変換ダイノードに高電圧が印加できるようにしてあ
る。18は二次電子増倍管であり、初段電極8aから第
2段電極8b、第3段電極8c、・・・、8fと続く各
電極が対向するように配置されている。そして各電極間
には抵抗を介在させてあり、初段電極8aに高電圧を印
加されると抵抗による電圧降下分ずつだけ変化した電圧
がそれぞれの電極8b、8c・・・、8fに印加される
ようにしてある。また変換ダイノード6a、6bはとも
に初段の電極8aに対向するように配置されており、ま
た変換ダイノード6a、6bどうしが隣接するようにし
てある。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a mass spectrometer using an ion detector according to one embodiment of the present invention.
In the figure, 2 is an ion to be detected, 3 is a ring-shaped aperture electrode, and 4 is a quadrupole mass separator. In this mass spectrometer, the ions 2 having a value of the mass / charge number determined by the setting of the voltage applied to the quadrupole mass separator 4 can pass through the mass separator 4. The passed ions 2 are made to converge by an aperture electrode 3 provided at a subsequent stage. 6
a and 6b are conversion dynodes, which have the same shape. 7 is a changeover switch, which is a conversion dynode 6
a, 6b so that a high voltage can be applied to any of the selected conversion dynodes. Reference numeral 18 denotes a secondary electron multiplier, which is arranged such that the first-stage electrode 8a to the second-stage electrode 8b, the third-stage electrodes 8c,... A resistor is interposed between the electrodes, and when a high voltage is applied to the first-stage electrode 8a, a voltage changed by a voltage drop due to the resistance is applied to each of the electrodes 8b, 8c,. It is like that. The conversion dynodes 6a and 6b are both arranged so as to face the first-stage electrode 8a, and the conversion dynodes 6a and 6b are adjacent to each other.

【0008】次に、このイオン検出器の動作を説明す
る。正イオンを測定する場合を例にとる。切換スイッチ
7で変換ダイノード6a側に高電圧が印加されるように
選択し、高電圧発生回路からの負の高電圧(−5〜−2
0kV)を印加する。すると、リング状電極3を通過し
た収束イオンは負の高電圧に引かれて変換ダイノード6
aに至る。そして変換ダイノード6aに衝突することに
より二次電子が発生するが、発生した二次電子を二次電
子増倍管18の初段電極8aに衝突させ、その後8b、
8c・・・、8fと続けて衝突させることにより電子を
増倍させて出力する。これにより質量分離器4を透過し
たイオン量に比例した電子が出力されるので高感度な測
定が行えるのであるが、長期間使用することにより変換
ダイノード6aのイオン衝突面が劣化し、変換効率が低
下してくると、切換スイッチ7により高電圧が印加され
る変換ダイノードを6b側に変更する。切換え後は正イ
オンは破線のように進み、新しい表面を持つ変換ダイノ
ード6bに衝突して変換効率が回復する。
Next, the operation of the ion detector will be described. The case where positive ions are measured is taken as an example. The changeover switch 7 is selected so that a high voltage is applied to the conversion dynode 6a, and a negative high voltage (−5 to −2) from the high voltage generation circuit is selected.
0 kV). Then, the focused ions that have passed through the ring-shaped electrode 3 are pulled to a negative high voltage, and
to a. Secondary electrons are generated by colliding with the conversion dynode 6a. The generated secondary electrons collide with the first-stage electrode 8a of the secondary electron multiplier 18, and thereafter, 8b,
The electrons are multiplied and output by successively colliding with 8c,..., 8f. As a result, electrons in proportion to the amount of ions transmitted through the mass separator 4 are output, so that high-sensitivity measurement can be performed. However, after long-term use, the ion collision surface of the conversion dynode 6a is deteriorated, and conversion efficiency is reduced. When the voltage drops, the conversion dynode to which the high voltage is applied by the changeover switch 7 is changed to the 6b side. After the switching, the positive ions proceed as shown by the broken line, and collide with the conversion dynode 6b having a new surface, thereby recovering the conversion efficiency.

【0009】上記実施例は正イオンの場合であるが、負
イオンの場合も同様であり、印加する電圧の極性を逆に
すればよい。また、実施例では切換スイッチとしたが、
端子を2つ用意しておいて電源からのコードを手で切り
換えることができるようにしてもよい。また、実施例は
2つの変換ダイノードを切換えるようにしたが3つ以上
にしてもかまわない。ただし変換ダイノード数が増える
ごとにその面積を小さくすることになるのであまり数を
増やすとイオンの収束に工夫が必要になる。
Although the above embodiment is directed to the case of positive ions, the same applies to the case of negative ions, and the polarity of the applied voltage may be reversed. Although the changeover switch is used in the embodiment,
Two terminals may be prepared so that the cord from the power supply can be switched by hand. In the embodiment, two conversion dynodes are switched, but three or more conversion dynodes may be used. However, as the number of conversion dynodes increases, the area of the conversion dynodes decreases. Therefore, if the number of conversion dynodes is increased excessively, some measure must be taken to converge ions.

【0010】[0010]

【発明の効果】以上、説明したように本発明のイオン検
出器では複数の変換ダイノードを備えるとともにいずれ
の変換ダイノードへ高電圧を印加するかを選択する切換
手段を備えたので、ひとつの変換ダイノードが劣化して
も他の変換ダイノードに切り換えることにより変換効率
を回復することができる。
As described above, the ion detector of the present invention has a plurality of conversion dynodes and switching means for selecting which conversion dynode is to be applied with a high voltage. Even if is deteriorated, conversion efficiency can be recovered by switching to another conversion dynode.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来からのイオン検出器を用いた質量分析計の
構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional mass spectrometer using an ion detector.

【図2】本発明の一実施例であるイオン検出器を用いた
質量分析計の構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram of a mass spectrometer using an ion detector according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2:電子 3:アパーチャ電極 4:質量分離器 6a、6b:変換ダイノード 7:切換スイッチ 8:二次電子増倍管 8a:初段電極、8f:最終段電極 10:増幅器 2: Electron 3: Aperture electrode 4: Mass separator 6a, 6b: Conversion dynode 7: Changeover switch 8: Secondary electron multiplier 8a: First stage electrode, 8f: Last stage electrode 10: Amplifier

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】検出すべきイオンと逆極性の高電圧を変換
ダイノードに印加し、このイオンを変換ダイノードに衝
突させることにより発生した荷電粒子を増幅して検出す
るイオン検出器において、複数の変換ダイノードを備え
るとともにいずれの変換ダイノードへ高電圧を印加する
かを選択する切換手段を備えたことを特徴とするイオン
検出器。
An ion detector for applying a high voltage having a polarity opposite to that of ions to be detected to a conversion dynode and amplifying and detecting charged particles generated by colliding the ions with the conversion dynode. An ion detector comprising a dynode and switching means for selecting which of the conversion dynodes applies a high voltage.
JP11118225A 1999-04-26 1999-04-26 Ion detector Pending JP2000311649A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150187550A1 (en) * 2013-12-27 2015-07-02 Agilent Technologies, Inc. Electron multiplier for mass spectrometer
WO2021248178A1 (en) * 2020-06-09 2021-12-16 Adaptas Solutions Pty Ltd Improved ion conversion plate

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