JP2001351566A - イオン検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高感度、且つイオン入射方向の寸法の小さい
イオン検出器の提供。 【解決手段】 イオン検出器１は、平行に配置された上
部金属板と下部金属板１２とを有している。上部金属板
には、イオンを入射するイオン入射開口が形成されてお
り、イオンは上部金属板に対して垂直の方向から入射す
る。上部金属板と下部金属板１２との間には、電子増倍
部１３と第２コンバージョンダイノード１４とイオン偏
向電極１８と支柱電極１９とが設けられている。電子増
倍部１３は、その長手方向がイオン入射方向に対して垂
直に配置されており、入射したイオンは、イオン編曲電
極１８によって偏向され第２コンバージョンダイノード
１４へ入射し電子を放射する。電子は支柱電極１９によ
り形成される電子レンズによって、電子増倍部１３の電
子入射開口へ効率よく入射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はイオン検出器に関し、特
に、電子増倍部を有するイオン検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ダイオキシンや環境ホルモン
等の微量な物質の質量の検出を行うための装置として、
質量分析器が知られている。この質量分析器は、検出対
象の試料をイオン化し、イオンを検出することによって
質量の検出を行うものであり、イオンを検出するための
電子増倍部が設けられたイオン検出器を有している。

【０００３】質量分析器は、イオン化室と、質量分離部
と、イオン検出器とから構成されている。イオン化室で
試料分子はイオン化され、四重極電極を代表とする質量
分離部へと送られ、質量ごとに分離される。そして、質
量分離部から放出され、イオンを検出するイオン検出器
へ入射する。

【０００４】図１８に示されるように、質量分析器に設
けられているイオン検出器１００１は、質量分離部の四
重極電極１４１０に隣接して設けられている。イオン検
出器１００１は、互いに平行に設けられた上部電極板１
０１１と下部電極板１０１２とを有しており、これらの
間には電子増倍部１０１３とコンバージョンダイノード
１０１４とが設けられている。この電子増倍部１０１３
は、電子増倍部１０１３における電子増倍方向が電子増
倍部１０１３の長手方向に一致するタイプである。上部
電極板１０１１の略中央部には、四重極電極１４１０に
よって質量ごとに分離されたイオンをイオン検出器内に
入射させるためのイオン入射開口１０１１ａが形成され
ている。フィラメントノイズを避けるため、コンバージ
ョンダイノード１０１４は、イオン入射開口１０１１ａ
から入射するイオンの飛行軸よりずれたところに配置さ
れ、電子増倍部１０１３は、このイオン飛行軸を挟んで
コンバージョンダイノード１０１４と対向する位置に配
置されている。電子増倍部１０１３は、長手方向が、イ
オン入射開口１０１１ａにおけるイオン入射方向に対し
て平行に配置されている。又、コンバージョンダイノー
ド１０１４と電子増倍部１０１３との間には、両者を互
いにシールドし、コンバージョンダイノード１０１４側
の不要なノイズが電子増倍部１０１３の側に侵入するこ
とを防止するために、支持板１０１５が設けられてい
る。支持板１０１５には、イオンや電子がコンバージョ
ンダイノード１０１４側から電子増倍部１０１３側へと
通過可能に、電子通過口１０１５ａが形成されている。
コンバージョンダイノード１０１４が負の高圧に印加さ
れ、上部金属板１０１１と支持板１０１５とがグランド
電位とされることよって、イオン入射開口１０１１ａか
ら入射したイオンをコンバージョンダイノード１０１４
に導く電子レンズを形成する。

【０００５】イオン検出器１００１において、質量分離
部の四重極電極１４１０から放出されたイオンは、高速
に加速されて、高い電圧が印加されたコンバージョンダ
イノード１０１４に入射する。このことによって、イオ
ンから電子への変換効率が高くなる。そして、コンバー
ジョンダイノード１０１４で発生した電子は電子増倍部
で増倍される。このような処理を行うことにより、イオ
ン検出器ではより高い感度を得ることができる。このタ
イプのイオン検出器は、コンバージョンダイノード付き
電子増倍管、または、高エネルギーダイノード付き電子
増倍管と呼ばれている。

【０００６】質量分析器に設けられる上述のタイプのイ
オン検出器では、電子増倍部はその長手方向がイオン入
射開口におけるイオンの入射方向に対して平行に設けら
れているため、イオン検出器の、イオン入射開口におけ
るイオンの入射方向長さが長くなってしまい、質量分析
器のコンパクト化が図れないという問題があった。

【０００７】特公平８−３９８７号公報には、電子増倍
部の長手方向を、イオン入射方向に対して垂直に配置し
たイオン検出器が記載されている。このように電子増倍
部を配置することによって、イオン検出器のイオン入射
方向長さを短くすることが可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特公平８−３
９８７号公報に記載された従来のイオン検出器では、イ
オン入射方向長さを短くするとイオン入射開口とコンバ
ージョンダイノードとの間の距離や、コンバージョンダ
イノードの、イオン入射開口におけるイオンの入射方向
長さが短くなり、イオン検出器の感度が低下するという
問題がある。

【０００９】逆に、ある程度高い感度を維持しようとす
ると、イオン入射開口とコンバージョンダイノードとの
間の距離や、コンバージョンダイノードの、イオン入射
方向長さを大きくする必要があり、この場合には、電子
増倍部をイオン入射方向に対して垂直に配置しても、イ
オン検出器のイオン入射方向の長さを、あまり短くする
ことはできない。

【００１０】そこで本発明は、高感度、且つイオン入射
方向の寸法の小さいイオン検出器を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、イオン入射開口が形成された上部金属板
と、該上部金属板に平行に設けられた下部金属板と、該
上部金属板と該下部金属板との間に設けられ、該イオン
入射開口から該上部金属板と該下部金属板との間へ入射
したイオンの衝突により電子又はイオンを発生する第１
コンバージョンダイノードと、該上部金属板と該下部金
属板との間に設けられ、該第１コンバージョンダイノー
ドが放出した電子又はイオンを入射する荷電粒子入射開
口が形成され、入射した該電子又は入射したイオンに基
づく電子を増倍する電子増倍部とが設けられたイオン検
出器において、該電子増倍部は、該イオン入射開口にお
けるイオンの入射方向に対して垂直に配置固定され、該
上部金属板と該下部金属板との間であって、該第１コン
バージョンダイノードに対して該イオン入射開口におけ
るイオン入射方向下流であって、且つ該第１コンバージ
ョンダイノードと該イオン入射開口とを結ぶ直線の近傍
にはイオン偏向電極が設けられ、該上部金属板と該下部
金属板との間であって、該第１コンバージョンダイノー
ドと該荷電粒子入射開口とを結ぶ直線の近傍であって、
且つ該イオン偏向電極が設けられている位置に対して該
直線を軸とする線対称の位置には支柱電極が設けられ、
該イオン偏向電極は、該イオン入射開口から入射したイ
オンを該第１コンバージョンダイノードへと強制的に向
かわせるための電子レンズを形成し、該支柱電極は、該
上部金属板と該下部金属板とを互いに平行に支持固定
し、該第１コンバージョンダイノードから放出された電
子又はイオンを該荷電粒子入射開口に向かわせるための
電子レンズを形成するイオン検出器を提供している。

【００１２】ここで、該支柱電極と該上部金属板と該下
部下金属板とがグランド電位になっていることが好まし
い。

【００１３】又、該第１コンバージョンダイノード、該
支柱電極、及び該イオン偏向電極と、該電子増倍部とを
区分する金属板が設けられていることが好ましい。

【００１４】又、該イオン入射開口から入射した負イオ
ンを正イオンに変換する第２コンバージョンダイノード
が設けられていることが好ましい。

【００１５】又、該イオン入射開口に対向する該下部金
属板の位置には開口が設けられていることが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
イオン検出器について図１乃至図１７に基づき説明す
る。先ず、本実施の形態によるイオン検出器１が設置さ
れる質量分析器１００について、図１乃至図２に基づき
説明する。質量分析器１００は、真空チャンバー２００
を形成するステンレス壁部１１０を備えている。真空チ
ャンバー２００には、試料分子をイオン化するためのイ
オン化部３００と、イオン化した試料分子を質量ごとに
分離するための質量分離部４００と、質量分離部４００
から放出されるイオンの量を検出するためのイオン検出
器１とが、この順に設けられている。

【００１７】質量分析器１００は、イオン化部３００に
おいてガスクロマトグラフ装置６００と連通させ、且
つ、イオン検出器１をデータ処理装置７００と電気的に
接続させて使用する。

【００１８】ガスクロマトグラフ装置６００は図示せぬ
測定試料注入口を有しており、測定試料を液体（例え
ば、ヘキサン等に溶かし込んだ液体）として、ガスクロ
マトグラフ装置６００内部に注入可能に構成されてい
る。

【００１９】イオン化部３００は、図示せぬフィラメン
トを備えている。フィラメントに電流を流すことにより
熱電子を発生させ、試料分子を正または負の極性のイオ
ンに変換する。

【００２０】質量分離部４００は、図２及び図３に示す
ように、四重極電極４１０を備えている。四重極電極４
１０は、中心軸Ｘ２の周りで、かつ、中心軸Ｘ２に平行
に配列された４個の円筒電極から構成されており、中心
軸Ｘ２方向の一端部がイオン入射部４３０、他端部がイ
オン出射部４４０となっている。また、４個の円筒電極
内を中心軸Ｘ２に沿って延び、イオン入射部４３０とイ
オン出射部４４０の間の空間がイオン飛翔空間４２０と
なる。四重極電極４１０のイオン入射部４３０はイオン
化部３００に対向配置され、イオン化部３００で発生し
たイオンをこのイオン入射部４３０からイオン飛翔空間
４２０内に導入する。

【００２１】４個の円筒電極４１０には、定常電圧と所
定の周波数の交流電圧を重畳した電圧が印加され、入射
したイオンのうち、当該周波数に対応する質量数のイオ
ンのみをイオン出射部４４０まで導くことで、所定の質
量数のイオンを他の質量数のイオンから分離している。
なお、イオン飛翔空間４２０には、イオン以外に電磁波
や高速粒子も入射しており、これらが計測対象のイオン
と共にイオン飛翔空間４２０を通り抜ける。

【００２２】データ処理装置７００は、後述するイオン
検出器１に設けられた電子増倍部１３のダイノード１３
Ａへの電圧印加を制御するとともに、電子増倍部１３の
アノード１３Ｂからの電気信号に基づき、所望のイオン
の量を出力する。データ処理装置７００は、また、図示
しない配線を介して、四重極電極４１０及びイオン化部
３００のフィラメントへの電圧印加を制御する。

【００２３】次に、本実施の形態によるイオン検出器１
について、図２乃至図１７に基づき説明する。イオン検
出器１は、イオン出射部４４０から出射したイオンの量
を電気信号に変換するために、真空チャンバー２００に
設置される。イオン検出器１は、図２に示されるよう
に、中心軸Ｘ１を有し、中心軸Ｘ１が四重極電極４１０
の中心軸Ｘ１と同軸の位置関係となるように配置され
る。イオン検出器１は、中心軸Ｘ１に対して垂直に設け
られた上部金属板１１と下部金属板１２とを備えてい
る。上部金属板１１には、中心軸Ｘ１が貫通する位置に
イオン入射開口１１ａが形成されている。中心軸Ｘ１が
四重極電極４１０の中心軸Ｘ２と同軸の位置関係となる
結果、このイオン入射開口１１ａが四重極電極４１０の
イオン出射部４４０に対向し、イオン入射開口１１ａが
イオンの飛翔経路と一致する。以下、イオン入射口１１
ａにおけるイオン入射方向を「イオン入射方向」とす
る。

【００２４】下部金属板１２には、図４に示すように、
一対のピン貫通孔１２ｂ、１２ｃが形成されている。こ
のうち、一つのピン貫通孔１２ｂには、後述の、上部金
属板１１と下部金属板１２との間に設けられた電子増倍
部１３の第一段ダイノード１３Ａに、ワイヤで電気的に
接続された電圧印加ピン１２Ｂ（図２）が貫通し封止部
材により固定される。また、他方のピン貫通孔には、電
子増倍部１３のアノード１３Ｂにワイヤーで電気的に接
続された電気信号ピン１２Ｃ（図２）が貫通し封止部材
により固定される。又、下部金属板１２には、図４に示
すように、複数の支柱接合用開口１２ａが形成されてい
る。

【００２５】下部金属板１２に対向する、質量分析器１
００の壁部１１０の後端部の位置には、フランジ部１２
０が設けられているが、下部金属板１２に形成された各
支柱接合用開口１２ａに、それぞれ支柱１２Ａを接合
し、これらの支柱１２Ａを、図２又は図３に示すよう
に、フランジ部１２０に接続することで、イオン検出器
１は、質量分析器１００のフランジ部１２０に固定され
ている。

【００２６】また、フランジ部１２０にも、図２に示さ
れるように、フランジ部１２０に固定されたイオン検出
器１上の電圧印加ピン１２Ｂ及び電気信号ピン１２Ｃに
対向する位置には、一対のピン貫通孔１２０ａ及び１２
０ｂが形成されている。このうち、電圧印加ピン１２Ｂ
に対向するピン貫通孔１２０ａには、外部電圧印加ピン
１２２が貫通し封止部材にて密封状態となるように固定
されている。外部電圧印加ピン１２２は、その外側端部
がデータ処理装置７００に配線により電気的に接続され
ている。従って、外部電圧印加ピン１２２の内側端部を
電圧印加ピン１２Ｂに電気的に接続することで、電子増
倍部１３の第一段ダイノード１３Ａがデータ処理装置７
００に電気的に接続される。また、電気信号ピン１２Ｃ
に対向するピン貫通孔１２０ｂには、外部電気信号ピン
１２４が貫通し封止部材にて密封状態となるように固定
されている。外部電気信号ピン１２４は、その外側端部
がデータ処理装置７００に電気的に接続されている。従
って、外部電気信号ピン１２４の内側端部を電気信号ピ
ン１２Ｃに電気的に接続することで、電子増倍部１３の
アノード１３Ｂがデータ処理装置７００に電気的に接続
される。

【００２７】次に、上部金属板１１と下部金属板１２と
によって画成されるイオン検出器１の内部の構成につい
て説明する。図５乃至図９に示されるように、上部金属
板１１と下部金属板１２とは、金属板１５に支持される
ことによって、互いに平行に配置されている。下部金属
板１２上であって上部金属板１１に形成されたイオン入
射開口１１ａに対向する位置には、ノイズ出射口１２ｄ
が形成されている。ノイズ出射口１２ｄは、イオン化部
３００で試料がイオン化される際に発生する光等、ノイ
ズとなるものがイオン検出器１によって検出されないよ
うに、通過させるためのものである。上部金属板１１と
下部金属板１２とは、グランド電位である。

【００２８】上部金属板１１と下部金属板１２とを互い
に平行な位置関係に支持する金属板１５は、断面が略Ｕ
字形状をしており、略Ｕの字の一方の側面１５Ｂ（図
８）には上部金属板１１が面接触し固着されており、Ｕ
の字の他方の側面１５Ｃには下部金属板１２が面接触し
固着されている。また、Ｕの字の底部１５Ａには電子増
倍部１３の長手方向の側面が固定配置されている。この
電子増倍部１３は、電子増倍部１３における電子増倍方
向が電子増倍部１３の長手方向に一致するタイプであ
る。このように電子増倍部１３が固定配置されること
で、電子増倍部１３の長手方向は、イオン入射方向に対
して垂直の方向、即ち、中心軸Ｘ１の方向に対して垂直
の方向に配置される。又、底部１５Ａは、イオン検出器
１内部を、電子増倍部側１Ａとコンバージョンダイノー
ド側１Ｂとに２分し、これら両方の空間をシールドす
る。

【００２９】電子増倍部１３には、複数のダイノード１
３Ｃが設けられており、電子増倍部１３の隣り合うダイ
ノードの間には図示せぬ抵抗体が接続されている。電圧
印加ピン１２Ｂを介して第一段ダイノード１３Ａに印加
された電圧は、これらの抵抗体により、第二段〜最終段
ダイノードへ分配されるように構成されている。電子増
倍部１３の表面であって電子増倍部１３の第一段ダイノ
ード１３Ａに対向する位置には、電子又はイオンを入射
する荷電粒子入射開口１３ａが形成されており、金属板
１５の底部１５Ａ上の、荷電粒子入射開口１３ａに対向
する位置には、金属板１５を貫通する荷電粒子入射口１
５ａが形成されている。なお、第１段ダイノード１３Ａ
は、荷電粒子入射開口１３ａから正イオンが入射し第１
段ダイノード１３Ａに衝突した場合には、入射した正イ
オンに対して電子を放出することもできるように構成さ
れている。

【００３０】電子増倍部１３の荷電粒子入射開口１３ａ
に対向する位置であってコンバージョンダイノード側１
Ｂ内には、第１コンバージョンダイノード１４が設けら
れている。第１コンバージョンダイノード１４には、正
のイオンを検出するために負の高電圧が印加されてお
り、第１コンバージョンダイノード１４に正のイオンが
入射すると、そのイオンを電子に変換して放出する。第
１コンバージョンダイノード１４のイオン入射方向の長
さは、従来のものと比較してかなり短い。

【００３１】電子増倍部１３の長手方向に平行に、第１
コンバージョンダイノード１４から離れた位置であっ
て、コンバージョンダイノード側１Ｂ内には、第２コン
バージョンダイノード１６が設けられている。第２コン
バージョンダイノード１６には、負のイオンを検出する
ために正の高電圧が印加されており、第２コンバージョ
ンダイノード１６に負のイオンが入射すると、そのイオ
ンを正のイオンに変換して、第１コンバージョンダイノ
ード１４へ放出する。第２コンバージョンダイノード１
６と第１コンバージョンダイノード１４との間の位置に
は、イオン入射開口１１ａから入射するイオンを第２コ
ンバージョンダイノードへと導く電子レンズＡ（図１
３）の一部を形成するため、及び両コンバージョンダイ
ノードの電子レンズを乱さないための金属板１７が設け
られている。

【００３２】第１コンバージョンダイノード１４に対し
てイオン入射方向下流であって、コンバージョンダイノ
ード１４とイオン入射開口１１ａとを結ぶ直線の近傍に
は、下部金属板１２からイオン入射開口１１ａの方向へ
と突出する形状のイオン偏向電極１８が設けられてい
る。イオン偏向電極１８はグランド電位であり、イオン
入射開口１１ａから入射したイオンを第１コンバージョ
ンダイノード１４へと偏向させるための電子レンズＡ
（図１３）を形成する。

【００３３】第１コンバージョンダイノード１４と荷電
粒子入射開口１３ａとを結ぶ直線の近傍であって、この
直線を軸としてイオン偏向電極１８に対して略線対称の
位置には支柱電極１９が設けられている。支柱電極はグ
ランド電位であり、第１コンバージョンダイノード１４
から放射された電子又はイオンを荷電粒子入射開口１３
ａへと偏向させるための電子レンズＡ（図１３）を形成
する。

【００３４】次に、イオン検出器１を含めて質量分析器
１００の動作について説明する。ガスクロマトグラフ装
置６００の図示せぬ測定試料注入口から測定試料を液体
として注入すると、ガスクロマトグラフ装置６００内部
にて気化し、ガスクロマトグラフ装置６００に連通した
イオン化部３００内部に、気体として導入される。導入
された測定試料気体分子は、イオン化部３００におい
て、図示せぬフィラメントで発生した熱電子により、正
極性もしくは負極性にイオン化される。発生したイオン
が四重極電極４１０のイオン入射部４３０よりイオン飛
翔空間４２０に入射すると、これらイオンのうち、所望
の質量数のイオンのみがイオン出射部４４０から出射し
て、イオン検出器１のイオン入射開口１１ａからイオン
検出器１内部に入射する。

【００３５】イオン入射開口１１ａから入射したイオン
が正のイオンである場合には、第１コンバージョンダイ
ノード１４に印加されている負の高電圧とイオン偏向電
極１８とによって、イオンは強制的に第１コンバージョ
ンダイノード１４へと向かわされ、第１コンバージョン
ダイノード１４へ入射する。そして、第１コンバージョ
ンダイノード１４においてイオンは電子に変換され、電
子増倍部１３の荷電粒子入射開口１３ａの方向へ放出さ
れる。このとき、支柱電極１９及びイオン偏向電極１８
によって、強制的に電子は荷電粒子入射開口１３ａへと
入射され、電子は電子増倍部１３内で増倍され、アノー
ド１３Ｂに入射され検出される。なお、正イオンを検出
する場合には、コンバージョンダイノード１６には電圧
を印加しない。

【００３６】イオン入射開口１１ａから入射したイオン
が負のイオンである場合には、第２コンバージョンダイ
ノード１６に印加されている正の高電圧によって、イオ
ンは強制的に第２コンバージョンダイノード１６へと向
かわされ、第２コンバージョンダイノード１６へ入射す
る。そして、第２コンバージョンダイノード１６で負の
イオンから正のイオンへと変換され、第１コンバージョ
ンダイノード１４へと放出される。この後のイオンの動
きは、正のイオンが第１コンバージョンダイノード１４
へ入射したときと同様である。

【００３７】図１０に示されるように、イオン偏向電極
が設けられていない場合には、イオン入射口１１ａから
入射したイオンの電子軌道は第１コンバージョンダイノ
ード１４へと集中していないが、イオン偏向電極１８が
設けられている場合には、イオン入射口１１ａから入射
したイオンを第１コンバージョンダイノード１４へと強
制的に向かわせる電子レンズが形成され、図１１に示さ
れるように、イオン軌道は第１コンバージョンダイノー
ド１４へと集中する。このため、イオン検出器１の高い
感度を維持しつつ、第１コンバージョンダイノード１４
のイオン入射方向の長さを短くすることができ、電子増
倍部１３をイオン入射方向に対して垂直の位置関係に配
置することができ、イオン検出器１のイオン入射方向の
長さを従来の半分以下に短くすることができる。このた
め、質量分析器１００の長手方向の寸法を短くすること
ができる。

【００３８】又、図１２に示されるように、支柱電極１
９が設けられていない場合には電子レンズを構成する電
気力線の密度は図の左側の部分では疎になっている。こ
の場合、イオンが第１コンバージョンダイノード１４に
入射すると、図１４に示されるように、第１コンバージ
ョンダイノード１４から放出されるイオンの電子軌道は
荷電粒子入射開口１３ａへと集中しない。これと比較し
て、図１３に示されるように、支柱電極１９が設けられ
ている場合には、電子レンズは、荷電粒子入射口１５ａ
付近においてコンバージョンダイノード側１Ｂから電子
増倍部側１Ａへ向かって突出する凸レンズになってい
る。この場合には、図１５に示されるように、第１コン
バージョンダイノード１４から放出されるイオンの電子
軌道を荷電粒子入射開口１３ａへと集中させることがで
き、イオン検出器１は高い感度を得ることができる。

【００３９】更に、本発明によるイオン検出器の効果を
測定するために、オクタフルオロナフタレンを試料とし
て検出の試験を行った。この試験で使用されるオクタフ
ルオロナフタレンの量は、１ｐｇという極微量である。
従来のイオン検出器で検出を行った場合には、図１７の
グラフに示されるように、５．０Ｅ＋０２程度の値しか
信号強度を得ることができないのに対して、図１６に示
される、本発明による実験結果のグラフでは、６．０Ｅ
＋０２以上の値の信号強度を得ることができている。こ
の実験結果から、本発明によるイオン検出器の感度が、
従来のものと比較して高いことが分かる。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載のイオン検出器によれば、
イオン偏向電極を設けたことにより、イオン入射開口か
ら入射したイオンを効率よく第１コンバージョンダイノ
ードに入射させることができるため、イオン検出器の高
い感度を維持しつつ、第１コンバージョンダイノード
の、イオン入射方向の長さを短くすることができ、ま
た、電子増倍部の長手方向をイオン入射方向に対して垂
直の位置関係に配置することができる。このため、イオ
ン検出器のイオン入射方向の長さを従来の半分以下に短
くすることができる。又、支柱電極を設けたことによ
り、第１コンバージョンダイノードから放出された電子
又はイオンを荷電粒子入射開口に向かわせるための電子
レンズを形成することができるため、第１コンバージョ
ンダイノードから放出されるイオンの電子軌道を荷電粒
子入射口へと集中させることができ、イオン検出器は高
い感度を得ることができる。

【００４１】請求項２記載のイオン検出器によれば、支
柱電極と上部金属板と下部下金属板とがグランド電位に
なっているため、支柱電極により形成される電子レンズ
を、第１コンバージョンダイノードから放出されるイオ
ンの電子軌道を荷電粒子入射口へと集中させるのにふさ
わしい形状とすることができる。

【００４２】請求項３記載のイオン検出器によれば、第
１コンバージョンダイノード、該支柱電極、及び該イオ
ン偏向電極と、電子増倍部とを区分する金属板が設けら
れているため、不要なノイズが電子増倍部に入射するこ
とを防止することができる。

【００４３】請求項４記載のイオン検出器によれば、イ
オン入射開口から入射した負イオンを正イオンに変換す
る第２コンバージョンダイノードが設けられているた
め、負のイオンを検出するときにも、第１コンバージョ
ンダイノードに印加する電圧の極性を逆にする等の作業
をせずに済み、極性の異なるイオンを容易に検出するこ
とができる。

【００４４】請求項５記載のイオン検出器によれば、イ
オン入射開口に対向する下部金属板の位置には開口が設
けられているため、イオン化部で試料がイオン化される
際に発生する光等のノイズとなるものが、イオン検出器
によって検出されないように、通過させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるイオン検出器を有す
る質量分析器示すブロック図。

【図２】本発明の実施の形態によるイオン検出器と質量
分離部とを示す斜視図。

【図３】本発明の実施の形態によるイオン検出器を有す
る質量分離部の、イオン検出器周辺を示す側面図。

【図４】本発明の実施の形態によるイオン検出器の背面
図。

【図５】本発明の実施の形態によるイオン検出器の、支
柱電極側から見た斜視図。

【図６】本発明の実施の形態によるイオン検出器の、第
１コンバージョンダイノード側から見た斜視図。

【図７】本発明の実施の形態によるイオン検出器の、支
柱電極側から見た斜視図。

【図８】本発明の実施の形態によるイオン検出器の上部
金属板を取外し、電子増倍部の側から見た斜視図。

【図９】本発明の実施の形態によるイオン検出器の上部
金属板を取外し、支柱電極の側から見た斜視図。

【図１０】イオン偏向電極が設けられていない場合のイ
オン軌道を示す側面図。

【図１１】本発明の実施の形態によるイオン検出器のイ
オン軌道を示す側面図。

【図１２】支柱電極が設けられていない場合の電子レン
ズを示す断面図。

【図１３】本発明の実施の形態によるイオン検出器の電
子レンズを示す断面図。

【図１４】支柱電極が設けられていない場合の電子軌道
を示す断面図。

【図１５】本発明の実施の形態によるイオン検出器の電
子軌道を示す断面図。

【図１６】本発明の実施の形態によるイオン検出器によ
る感度試験の結果を示すグラフ。

【図１７】従来のイオン検出器による感度試験の結果を
示すグラフ。

【図１８】従来のイオン検出器を示す断面図。

【符号の説明】

１１ 上部金属板 １１ａ イオン入射開口 １２ 下部金属板 １２ｄ ノイズ出射口 １３ 電子増倍部 １３ａ 荷電粒子入射開口 １４ 第２コンバージョンダイノード １５ 金属板 １６ 第１コンバージョンダイノード １８ イオン偏向電極 １９ 支柱電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 広 静岡県浜松市市野町1126番地の１ 浜松ホ トニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 5C038 FF04 FF10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン入射開口が形成された上部金属板
   と、 該上部金属板に平行に設けられた下部金属板と、 該上部金属板と該下部金属板との間に設けられ、該イオ
   ン入射開口から該上部金属板と該下部金属板との間へ入
   射したイオンの衝突により電子又はイオンを発生する第
   １コンバージョンダイノードと、 該上部金属板と該下部金属板との間に設けられ、該第１
   コンバージョンダイノードが放出した電子又はイオンを
   入射する荷電粒子入射開口が形成され、入射した該電子
   又は入射したイオンに基づく電子を増倍する電子増倍部
   とが設けられたイオン検出器において、 該電子増倍部は、該イオン入射開口におけるイオンの入
   射方向に対して垂直に配置固定され、 該上部金属板と該下部金属板との間であって、該第１コ
   ンバージョンダイノードに対して該イオン入射開口にお
   けるイオン入射方向下流であって、且つ該第１コンバー
   ジョンダイノードと該イオン入射開口とを結ぶ直線の近
   傍にはイオン偏向電極が設けられ、 該上部金属板と該下部金属板との間であって、該第１コ
   ンバージョンダイノードと該荷電粒子入射開口とを結ぶ
   直線の近傍であって、且つ該イオン偏向電極が設けられ
   ている位置に対して該直線を軸とする線対称の位置には
   支柱電極が設けられ、 該イオン偏向電極は、該イオン入射開口から入射したイ
   オンを該第１コンバージョンダイノードへと強制的に向
   かわせるための電子レンズを形成し、 該支柱電極は、該上部金属板と該下部金属板とを互いに
   平行に支持固定し、該第１コンバージョンダイノードか
   ら放出された電子又はイオンを該荷電粒子入射開口に向
   かわせるための電子レンズを形成することを特徴とする
   イオン検出器。
2. 【請求項２】 該支柱電極と該上部金属板と該下部下金
   属板とがグランド電位になっていることを特徴とする請
   求項１記載のイオン検出器。
3. 【請求項３】 該第１コンバージョンダイノード、該支
   柱電極、及び該イオン偏向電極と、該電子増倍部とを区
   分する金属板が設けられていることを特徴とする請求項
   １又は２記載のイオン検出器。
4. 【請求項４】 該イオン入射開口から入射した負イオン
   を正イオンに変換する第２コンバージョンダイノードが
   設けられていることを特徴とする請求項１乃至３記載の
   イオン検出器。
5. 【請求項５】 該イオン入射開口に対向する該下部金属
   板の位置には開口が設けられていることを特徴とする請
   求項１乃至４記載のイオン検出器。