JP2002231179A - Vertical acceleration type time-of-flight mass spectrometric device - Google Patents

Vertical acceleration type time-of-flight mass spectrometric device

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JP2002231179A
JP2002231179A JP2001021614A JP2001021614A JP2002231179A JP 2002231179 A JP2002231179 A JP 2002231179A JP 2001021614 A JP2001021614 A JP 2001021614A JP 2001021614 A JP2001021614 A JP 2001021614A JP 2002231179 A JP2002231179 A JP 2002231179A
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Japan
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electrode
push
pull
speed switch
power supply
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JP2001021614A
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Satoshi Kitamura
敏 北村
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34Dynamic spectrometers
    • H01J49/40Time-of-flight spectrometers
    • H01J49/401Time-of-flight spectrometers characterised by orthogonal acceleration, e.g. focusing or selecting the ions, pusher electrode

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an OA-TOFMS capable of avoiding burning of an electronic circuit caused by discharge between electrodes placed in a vacuum without using a lightening tube. SOLUTION: High speed switches are respectively provided between a first external power supply and a push electrode, between the push electrode and an earth electrode, between the earth electrode and a pull electrode, and between the pull electrode and a second external power supply, and a diode is connected to each high speed switch in parallel to the high speed switch.

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、垂直加速型飛行時
間型質量分析装置(OA−TOFMS;Orthogonal Acc
eleration Time of Flight Mass Spectrometer)に関
し、特に、真空下に置かれた電極間の放電に起因する電
子回路の焼損を回避することのできるOA−TOFMS
に関する。
The present invention relates to a vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer (OA-TOFMS; Orthogonal Acc.
OA-TOFMS, which can avoid burning of an electronic circuit due to a discharge between electrodes placed under vacuum, in particular,
About.

【0002】[0002]

【従来の技術】OA−TOFMSは、連続的にイオンを
生成するイオン源からのイオンビームをイオン溜に導入
し、イオンビームの導入方向とは直交する方向にパルス
的にイオンビームを加速し、加速直後からイオンがイオ
ン検出器で検出されるまで間のイオンごとの飛行時間差
を計測して質量分析を行なう装置である。
2. Description of the Related Art OA-TOFMS introduces an ion beam from an ion source for continuously generating ions into an ion reservoir, and accelerates the ion beam in a pulse direction in a direction perpendicular to the ion beam introduction direction. This is a device for performing mass spectrometry by measuring the time-of-flight difference of each ion from immediately after acceleration until the ion is detected by the ion detector.

【0003】図1は、OA−TOFMSの構成を模式的
に表わしたものである。図中1は、連続的に正イオン
(または負イオン)を生成する外部イオン源である。外
部イオン源1から正(または負)の加速電位Vで出射
されたイオンビームは、正(または負)の電位Vが印
加された収束レンズ2でZ方向に収束されて、yの有
効長を持ったイオン溜3に導入される。
FIG. 1 schematically shows the configuration of an OA-TOFMS. In the figure, reference numeral 1 denotes an external ion source that continuously generates positive ions (or negative ions). Ion beam emitted by the acceleration potential V 1 of the external ion source 1 positive (or negative) is a positive (or negative) converging lens 2 potential V F is applied is converged in the Z direction, the y 0 It is introduced into the ion reservoir 3 having an effective length.

【0004】イオン溜3の側壁部には、イオン溜3の中
心軸(Y軸)とほぼ平行に接地電位のプッシュ電極4が
設けられ、該プッシュ電極4に対向する位置には、プッ
シュ電極4とほぼ平行に、メッシュを張られた接地電位
の接地電極5、及び、同じくメッシュを張られ、イオン
の極性と同じ極性の低電位を与えられたプル電極6が設
けられていて、イオンビームが外部イオン源1から導入
されている期間中には、イオン溜3からイオンが接地電
極5側に洩れ出さない構成になっている。
A push electrode 4 having a ground potential is provided on a side wall portion of the ion reservoir 3 substantially in parallel with the central axis (Y axis) of the ion reservoir 3. Almost in parallel with the above, a grounded ground electrode 5 having a meshed ground potential and a pull electrode 6 also provided with a mesh and provided with a low potential having the same polarity as the polarity of ions are provided. During the period in which the ions are introduced from the external ion source 1, ions are not leaked from the ion reservoir 3 to the ground electrode 5 side.

【0005】このような構成において、プッシュ電極4
に正電圧(または負電圧)Vp1から成るパルス電圧
7、プル電極6に負電圧(または正電圧)Vp2から成
るパルス電圧8を同時に印加すると、正電位(または負
電位)のプッシュ電極4、接地電位の接地電極5、及び
負電位(または正電位)のプル電極6の3者の間に瞬間
的に一様な電界が形成され、イオン溜3内に蓄積された
正イオン(または負イオン)は、一斉にZ方向に加速さ
れて排出される。排出されたイオンは、分光部電源9で
負の電位(または正の電位)Vに設定された加速管1
0で更に加速された後、MCP(マイクロチャンネルプ
レート)などで構成されたイオン検出器11まで飛行す
る。尚、厳密に言えば、イオンはイオン溜3に導入され
た際にY方向の速度を持っているため、プッシュ電極
4、接地電極5、及びプル電極6の間に発生した電界に
よってZ方向の力を受けても、飛行方向はZ方向からわ
ずかにずれたものとなる。
In such a configuration, the push electrode 4
A positive voltage (or a negative voltage) pulse voltage 7 consisting of V p1, when simultaneously applying a pulse voltage 8 consisting of a negative voltage (or positive voltage) V p2 to pull the electrode 6, push the electrode 4 of the positive potential (or negative potential) A uniform electric field is instantaneously formed between the ground electrode 5 having a ground potential and the pull electrode 6 having a negative potential (or positive potential), and positive ions (or negative ions) accumulated in the ion reservoir 3 are formed. Ions) are simultaneously accelerated in the Z direction and ejected. The ejected ions are supplied to the accelerator tube 1 set to a negative potential (or a positive potential) V 2 by the spectroscopic unit power supply 9.
After further accelerating at 0, it flies to the ion detector 11 composed of an MCP (micro channel plate) or the like. Strictly speaking, since the ions have a velocity in the Y direction when introduced into the ion reservoir 3, the ions in the Z direction are generated by the electric field generated between the push electrode 4, the ground electrode 5, and the pull electrode 6. Even if force is applied, the flight direction slightly deviates from the Z direction.

【0006】上記加速を受ける際、イオンにはプッシュ
電極4と加速管10の間の電位差に対応する一定のエネ
ルギーが等しく与えられるため、加速終了時には、質量
の小さなイオンほど速度が大きく、質量の大きなイオン
ほど速度が小さくなる。このような速度差が生まれる結
果、イオンが加速管10内(飛行時間型分光部内)を飛
行する間にイオンの質量分離が行なわれて、軽いイオン
から順番にイオン検出器11に到達し、マススペクトル
が測定される。
When the ions are subjected to the above acceleration, a constant energy corresponding to the potential difference between the push electrode 4 and the acceleration tube 10 is equally given to the ions. Larger ions have lower velocities. As a result of such a velocity difference, mass separation of the ions is performed while the ions fly in the acceleration tube 10 (in the time-of-flight spectroscopic unit), and the ions arrive at the ion detector 11 in order from the lightest ions, The spectrum is measured.

【0007】図2は、このようなOA−TOFMSにお
いて、プッシュ電極4に正(または負)のパルス電圧
7、プル電極6に負(または正)のパルス電圧8を供給
するパルス電源の回路構成を示したものである。回路
は、プッシュ電極4に正(または負)のパルス電圧7を
供給する部分と、プル電極6に負(または正)のパルス
電圧8を供給する部分とに分けられる。
FIG. 2 shows a circuit configuration of a pulse power supply for supplying a positive (or negative) pulse voltage 7 to the push electrode 4 and a negative (or positive) pulse voltage 8 to the pull electrode 6 in such an OA-TOFMS. It is shown. The circuit is divided into a part for supplying a positive (or negative) pulse voltage 7 to the push electrode 4 and a part for supplying a negative (or positive) pulse voltage 8 to the pull electrode 6.

【0008】まず最初に、パルス発生器12で発生され
るパルス信号(出力0〜5V程度、立ち上がり速度30
ns程度)が、駆動回路13、14、15、および16
にそれぞれ供給される。
First, a pulse signal (output 0 to about 5 V, rising speed 30)
ns), the driving circuits 13, 14, 15, and 16
Respectively.

【0009】駆動回路13は、パルス発生器12で発生
されたパルス信号に忠実な形をしたパルス電圧を電界効
果トランジスタ(FET)17のゲートに出力し、所定
の時間幅だけFET17のソース・ドレイン間を導通さ
せる。これにより、図示しない外部電源からFET17
のドレインに供給される正電圧+HV(+800V程
度)が、正負反転リレー18、及びリンギング防止抵抗
19を介して、プッシュ電極4にパルス状に印加され
る。いわば、FET17は、プッシュ電極4にパルス電
圧を印加するための高速スイッチの働きをしている。
The drive circuit 13 outputs a pulse voltage faithfully corresponding to the pulse signal generated by the pulse generator 12 to the gate of a field effect transistor (FET) 17, and the source / drain of the FET 17 for a predetermined time width. Conduct between them. As a result, an external power supply (not shown)
A positive voltage + HV (approximately +800 V) supplied to the drain electrode is applied to the push electrode 4 via the positive / negative inversion relay 18 and the ringing prevention resistor 19 in a pulsed manner. In other words, the FET 17 functions as a high-speed switch for applying a pulse voltage to the push electrode 4.

【0010】尚、このリンギング防止抵抗19は、プッ
シュ電極4と接地電極5との空間がキャパシタンスC、
プッシュ電極4とFET17とを結ぶケーブルがインダ
クタンスLとなって共振回路を形成し、パルス電圧のオ
ン/オフの際に、過渡的な振動電流が発生するのを防止
する働きをしている。
The ringing preventing resistor 19 has a space between the push electrode 4 and the ground electrode 5 having a capacitance C,
A cable connecting the push electrode 4 and the FET 17 has an inductance L to form a resonance circuit, and functions to prevent generation of a transient oscillating current when the pulse voltage is turned on / off.

【0011】また、駆動回路13からパルス電圧が出力
されるのと平行して、駆動回路16は、パルス発生器1
2で発生されたパルス信号に忠実な形をしたパルス電圧
をFET20のゲートに出力し、所定の時間幅だけFE
T20のソース・ドレイン間を導通させる。これによ
り、図示しない外部電源からFET20のドレインに供
給される負電圧−HV(−800V程度)が、正負反転
リレー21、及びリンギング防止抵抗22を介して、プ
ル電極4にパルス状に印加される。いわば、FET20
は、プル電極6にパルス電圧を印加するための高速スイ
ッチの働きをしている。
In parallel with the output of the pulse voltage from the drive circuit 13, the drive circuit 16
2 is output to the gate of the FET 20 in a form faithful to the pulse signal generated by the FE.
The source-drain of T20 is made conductive. As a result, a negative voltage −HV (about −800 V) supplied to the drain of the FET 20 from an external power supply (not shown) is applied to the pull electrode 4 via the positive / negative inversion relay 21 and the ringing prevention resistor 22 in a pulsed manner. . So to speak, FET20
Functions as a high-speed switch for applying a pulse voltage to the pull electrode 6.

【0012】尚、このリンギング防止抵抗22は、接地
電極5とプル電極6との空間がキャパシタンスC、プル
電極6とFET20とを結ぶケーブルがインダクタンス
Lとなって共振回路を形成し、パルス電圧のオン/オフ
の際に、過渡的な振動電流が発生するのを防止する働き
をしている。
The ringing preventing resistor 22 forms a resonance circuit by forming a space between the ground electrode 5 and the pull electrode 6 as a capacitance C, and a cable connecting the pull electrode 6 and the FET 20 as an inductance L to form a resonance circuit. At the time of ON / OFF, it functions to prevent generation of a transient oscillating current.

【0013】また、正負反転リレー19及び21は、分
析対象のイオンが正イオンであるか負イオンであるかに
対応して、プッシュ電極4及びプル電極6に印加される
パルス電圧の極性を入れ替えるために設けられた、いわ
ば切り替えスイッチの一種である。
The positive / negative inversion relays 19 and 21 exchange the polarity of the pulse voltage applied to the push electrode 4 and the pull electrode 6 according to whether the ion to be analyzed is a positive ion or a negative ion. This is a kind of changeover switch provided for the purpose.

【0014】上記FET17及び20の働きにより、プ
ッシュ電極4とプル電極6とに、同時に正または負の互
いに相反する極性を持った800V程度のパルス電圧を
印加することが可能になる。しかし、そればかりではな
い。前述の2つのFETのみでは、パルス電圧印加直後
の電圧の立ち下がりが鈍くなってしまう場合があるの
で、それを避けるために、更に2つの高速スイッチが設
けられている。
By the functions of the FETs 17 and 20, it becomes possible to simultaneously apply a pulse voltage of about 800 V having positive or negative mutually opposite polarities to the push electrode 4 and the pull electrode 6. But that's not all. In the case of only the two FETs described above, the fall of the voltage immediately after the application of the pulse voltage may become slow, so two more high-speed switches are provided to avoid this.

【0015】すなわち、駆動回路14は、パルス発生器
12で発生されたパルス信号を忠実な形のまま、オン/
オフのタイミングだけを反転させてFET23のゲート
に出力し、プッシュ電極4にパルス電圧が出力される所
定の時間幅だけFET23のソース・ドレイン間を遮断
させ、それ以外の時間帯ではFET23のソース・ドレ
イン間を導通した状態にさせる。これにより、図示しな
い外部電源からの正電圧+HV(+800V程度)がプ
ッシュ電極4に印加されていない時間帯にのみ、接地電
位が、正負反転リレー18、及びリンギング防止抵抗1
9を介してプッシュ電極4に設定されるので、テーリン
グを回避して、パルス電圧印加直後の電圧の立ち下がり
を鋭くすることができる。
That is, the drive circuit 14 turns on / off the pulse signal generated by the pulse generator 12 while maintaining the faithful form.
Only the OFF timing is inverted and output to the gate of the FET 23, and the source and the drain of the FET 23 are cut off for a predetermined time width during which the pulse voltage is output to the push electrode 4. At other times, the source and the drain of the FET 23 are cut off. The drain is made conductive. As a result, the ground potential is changed to the positive / negative inverting relay 18 and the ringing prevention resistor 1 only during a time period when the positive voltage + HV (approximately +800 V) from the external power supply (not shown) is not applied to the push electrode 4.
Since it is set to the push electrode 4 via 9, the tailing can be avoided and the fall of the voltage immediately after the pulse voltage is applied can be sharpened.

【0016】また、それと平行して、駆動回路15は、
パルス発生器12で発生されたパルス信号を忠実な形の
まま、オン/オフのタイミングだけを反転させてFET
24のゲートに出力し、プル電極6にパルス電圧が出力
される所定の時間幅だけFET24のソース・ドレイン
間を遮断させ、それ以外の時間帯ではFET24のソー
ス・ドレイン間を導通した状態にさせる。これにより、
図示しない外部電源からの負電圧−HV(−800V程
度)がプル電極6に印加されていない時間帯にのみ、接
地電位が、正負反転リレー21、及びリンギング防止抵
抗22を介してプル電極6に設定されるので、テーリン
グを回避して、パルス電圧印加直後の電圧の立ち下がり
を鋭くすることができる。
In parallel with this, the driving circuit 15
Inverting only the ON / OFF timing while keeping the pulse signal generated by the pulse generator 12 faithful
24, the source-drain of the FET 24 is cut off for a predetermined time width during which the pulse voltage is output to the pull electrode 6, and the source-drain of the FET 24 is kept conductive in other time zones. . This allows
The ground potential is applied to the pull electrode 6 via the positive / negative inversion relay 21 and the ringing prevention resistor 22 only during a time period in which the negative voltage −HV (about −800 V) from the external power supply (not shown) is not applied to the pull electrode 6. Since it is set, tailing can be avoided and the fall of the voltage immediately after application of the pulse voltage can be sharpened.

【0017】尚、コンデンサ25及び26は、図示しな
い2つの外部電源の直流電圧に含まれるであろう交流成
分を、接地電位に落とすために設けられているものであ
る。
The capacitors 25 and 26 are provided for lowering an AC component, which will be included in the DC voltages of two external power supplies (not shown), to the ground potential.

【0018】また、4つのFET、17、20、23、
24の各ソース端子の電圧は、それぞれ異なる値となっ
ているので、駆動回路13、14、15、及び16に
は、入力端子と出力端子を絶縁したものを採用する必要
がある。
Also, four FETs, 17, 20, 23,
Since the voltages of the source terminals 24 have different values, it is necessary to employ the drive circuits 13, 14, 15, and 16 in which the input terminals and the output terminals are insulated.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
構成において、プッシュ電極4、プル電極6、及び加速
管10は、いずれも真空中に接近して置かれ、加速管1
0は通常−7kV(分析対象が負イオンの場合は+7k
V)程度に設定されているため、試料などによる電極の
汚れや真空度の悪化などが原因となって、まれに加速管
10からプッシュ電極4、及び/またはプル電極6に向
けて、放電を起こすことがあった。いったん放電が起き
ると、電極の電位は急峻なスピードで正の方向に上昇、
または負の方向に下降し、その雷サージの影響で電子回
路を焼損することがあった。
However, in such a configuration, the push electrode 4, the pull electrode 6, and the acceleration tube 10 are all placed close to each other in a vacuum, and the acceleration tube 1
0 is usually -7 kV (+7 kV when the analysis target is a negative ion)
V), the discharge from the accelerating tube 10 to the push electrode 4 and / or the pull electrode 6 is rarely caused due to contamination of the electrode by the sample or deterioration of the degree of vacuum. Had to wake up. Once discharge occurs, the potential of the electrode rises in a positive direction at a steep speed,
Or it descended in the negative direction, and the electronic circuit was sometimes burned under the influence of the lightning surge.

【0020】そこで、この放電のエネルギーを吸収し
て、電子回路を雷サージによる焼損から守るために、プ
ッシュ電極4と接地電極5の間、及びプル電極6と接地
電極5との間に避雷管27及び28を設け、雷サージに
よって各電極間の電位差が避雷管27及び28の放電開
始電圧を超えたら、避雷管27及び28が放電を起こし
て雷サージのエネルギーを吸収し、まわりの電子回路へ
は雷サージのエネルギーが伝わらないように構成してい
た。
Therefore, in order to absorb the energy of this discharge and protect the electronic circuit from burning due to a lightning surge, a lightning arrester is provided between the push electrode 4 and the ground electrode 5 and between the pull electrode 6 and the ground electrode 5. When the potential difference between the respective electrodes exceeds the discharge starting voltage of the lightning arresters 27 and 28 due to the lightning surge, the lightning arresters 27 and 28 discharge to absorb the energy of the lightning surge, and the surrounding electronic circuits are provided. It was constructed so that the energy of the lightning surge would not be transmitted to the sea.

【0021】しかしながら、雷サージは、サージ立ち上
がり波形のdV/dtが100V/μsを超えるような
急峻なものであり、サージ・アブソーバーの応答性能が
良くないと、電子回路を保護することはできない。そし
て、サージ・アブソーバーとしての避雷管は、サージの
立ち上がりスピードの違いにより、放電開始電圧が変化
するため、高速な放電には対応できない場合があるとい
う問題があった。また、OA−TOFMSのパルス電源
では、常時800V程度の高速パルスが発生しているた
め、800V程度では放電しないという条件を満たす必
要があり、使用可能な避雷管の選択がむづかしいという
問題があった。また、避雷管は、放電エネルギーを熱に
変える素子であるため、使用中に熱が発生して特性が変
化する場合があり、使用回数(放電回数)にも限度があ
るという制約があった。
However, the lightning surge is so steep that the surge rising waveform dV / dt exceeds 100 V / μs, and if the response performance of the surge absorber is not good, the electronic circuit cannot be protected. The lightning arrester as a surge absorber has a problem that the discharge starting voltage changes due to a difference in the rising speed of the surge, so that it may not be possible to cope with a high-speed discharge. Further, in the pulse power supply of the OA-TOFMS, since a high-speed pulse of about 800 V is constantly generated, it is necessary to satisfy a condition of not discharging at about 800 V, and there is a problem that it is difficult to select a usable lightning arrester. . Further, since the lightning arrester is an element that converts discharge energy into heat, heat may be generated during use and characteristics may change, and there is a limitation that the number of times of use (the number of times of discharge) is limited.

【0022】本発明の目的は、上述した点に鑑み、避雷
管を使用することなく、真空下に置かれた電極間の放電
に起因する電子回路の焼損を回避することのできるOA
−TOFMSを提供することにある。
In view of the above, an object of the present invention is to provide an OA that can avoid burning of an electronic circuit due to discharge between electrodes placed under vacuum without using a lightning arrester.
-To provide TOFMS.

【0023】[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は、連続的にイオ
ンを出射する外部イオン源と、該イオン源から出射され
たイオンビームを挟んでほぼ平行に配置されたプッシュ
電極と接地電極とにより構成され、2つの電極間にイオ
ンビームが導入されるイオン溜と、該イオン溜からイオ
ンビームの導入方向とは直交する方向にイオンを加速す
るために、プッシュ電極に対してパルス電圧を出力する
第1の外部電源と、該プッシュ電極に出力されるパルス
電圧と同期して、該パルス電圧とは逆の極性を持つパル
ス電圧を出力する第2の外部電源と、前記接地電極を挟
んでプッシュ電極と反対側にプッシュ電極及び接地電極
とほぼ平行に配置され、前記第2の外部電源から出力さ
れたパルス電圧が印加されるプル電極と、前記プッシュ
電極及びプル電極に印加されたパルス電圧によってイオ
ンビームの導入方向と直交方向に加速されたイオンがイ
オン検出器に到達するまでの飛行時間を計測する飛行時
間型分光部とを備えたOA−TOFMSであって、前記
第1の外部電源とプッシュ電極との間、プッシュ電極と
接地電極との間、接地電極とプル電極との間、及び、プ
ル電極と第2の外部電源との間に、それぞれ高速スイッ
チを備え、該高速スイッチと並列にダイオードが接続さ
れていることを特徴としている。
In order to achieve this object, an OA-TOFMS according to the present invention comprises an external ion source which continuously emits ions, and an ion beam which is emitted from the ion source. An ion reservoir in which an ion beam is introduced between the two electrodes, comprising a push electrode and a ground electrode arranged in parallel, and for accelerating ions in a direction perpendicular to the direction of ion beam introduction from the ion reservoir. A first external power supply that outputs a pulse voltage to the push electrode; and a second external power supply that outputs a pulse voltage having a polarity opposite to the pulse voltage in synchronization with the pulse voltage output to the push electrode. And a pulse voltage output from the second external power supply, which is disposed on the opposite side of the ground electrode from the push electrode and substantially parallel to the push electrode and the ground electrode. Time-of-flight spectroscopy that measures the time required for ions accelerated in the direction perpendicular to the ion beam introduction direction by the pulsed voltage applied to the push electrode and the push electrode to reach the ion detector. OA-TOFMS comprising: a portion between the first external power supply and the push electrode, a portion between the push electrode and the ground electrode, a portion between the ground electrode and the pull electrode, and a portion between the pull electrode and the second electrode. And a high-speed switch, and a diode is connected in parallel with the high-speed switch.

【0024】また、前記第1の外部電源とプッシュ電極
との間に設けられた高速スイッチ、及び、プッシュ電極
と接地電極との間に設けられた高速スイッチは、互いに
逆のタイミングでオン/オフの動作をし、また、接地電
極とプル電極との間に設けられた高速スイッチ、及び、
プル電極と第2の外部電源との間に設けられた高速スイ
ッチは、互いに逆のタイミングでオン/オフの動作を
し、また、前記第1の外部電源とプッシュ電極との間に
設けられた高速スイッチ、及び、プル電極と第2の外部
電源との間に設けられた高速スイッチは、互いに同じタ
イミングでオン/オフの動作をし、また、プッシュ電極
と接地電極との間に設けられた高速スイッチ、及び、接
地電極とプル電極との間に設けられた高速スイッチは、
互いに同じタイミングでオン/オフの動作をするように
構成されていることを特徴としている。
The high-speed switch provided between the first external power supply and the push electrode and the high-speed switch provided between the push electrode and the ground electrode are turned on / off at opposite timings. And a high-speed switch provided between the ground electrode and the pull electrode, and
The high-speed switch provided between the pull electrode and the second external power supply performs on / off operations at timings opposite to each other, and is provided between the first external power supply and the push electrode. The high-speed switch and the high-speed switch provided between the pull electrode and the second external power supply perform on / off operations at the same timing as each other, and are provided between the push electrode and the ground electrode. The high-speed switch, and the high-speed switch provided between the ground electrode and the pull electrode,
It is characterized in that it is configured to perform on / off operations at the same timing as each other.

【0025】また、前記プッシュ電極と高速スイッチと
の間、及び、プル電極と高速スイッチとの間にリンギン
グ防止用抵抗器が設けられていることを特徴としてい
る。
Further, a ringing preventing resistor is provided between the push electrode and the high-speed switch and between the pull electrode and the high-speed switch.

【0026】また、前記高速スイッチは、電界効果トラ
ンジスター(FET)であることを特徴としている。
Further, the high-speed switch is a field-effect transistor (FET).

【0027】また、前記プッシュ電極と高速スイッチと
の間、及び、プル電極と高速スイッチとの間に、プッシ
ュ電極に印加されるパルス電圧の極性とプル電極に印加
されるパルス電圧の極性を互いに入れ替えるための切り
替えスイッチが設けられていることを特徴としている。
Further, the polarity of the pulse voltage applied to the push electrode and the polarity of the pulse voltage applied to the pull electrode are set between the push electrode and the high-speed switch and between the pull electrode and the high-speed switch. It is characterized in that a changeover switch for switching is provided.

【0028】また、前記切り替えスイッチの前段と後段
の両方にリンギング防止用抵抗器が設けられていること
を特徴としている。
Further, a ringing prevention resistor is provided at both the front and rear stages of the changeover switch.

【0029】[0029]

【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のパルス電源の一実施例を表わしたものであ
る。電源回路は、プッシュ電極4に正(または負)のパ
ルス電圧7を供給する部分と、プル電極6に負(または
正)のパルス電圧8を供給する部分とに分けられる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 shows OA- according to the present invention.
1 shows an embodiment of a pulse power supply of TOFMS. The power supply circuit is divided into a part for supplying a positive (or negative) pulse voltage 7 to the push electrode 4 and a part for supplying a negative (or positive) pulse voltage 8 to the pull electrode 6.

【0030】まず最初に、パルス発生器12で発生され
るパルス信号(出力0〜5V程度、立ち上がり速度30
ns程度)が、駆動回路13、14、15、および16
にそれぞれ供給される。
First, a pulse signal generated by the pulse generator 12 (output about 0 to 5 V, rising speed 30
ns), the driving circuits 13, 14, 15, and 16
Respectively.

【0031】駆動回路13は、パルス発生器12で発生
されたパルス信号に忠実な形をしたパルス電圧を電界効
果トランジスタ(FET)17のゲートに出力し、所定
の時間幅だけFET17のソース・ドレイン間を導通さ
せる。これにより、図示しない外部電源からFET17
のドレインに供給される正電圧+HV(+800V程
度)が、リンギング防止抵抗19、及び正負反転リレー
18を介して、プッシュ電極4にパルス状に印加され
る。いわば、FET17は、プッシュ電極4にパルス電
圧を印加するための高速スイッチの働きをしている。
The drive circuit 13 outputs to the gate of the field effect transistor (FET) 17 a pulse voltage faithful to the pulse signal generated by the pulse generator 12, and outputs the source / drain of the FET 17 for a predetermined time width. Conduct between them. As a result, an external power supply (not shown)
A positive voltage + HV (approximately +800 V) supplied to the drain electrode is applied to the push electrode 4 via the ringing prevention resistor 19 and the positive / negative inversion relay 18 in a pulsed manner. In other words, the FET 17 functions as a high-speed switch for applying a pulse voltage to the push electrode 4.

【0032】尚、このリンギング防止抵抗19は、プッ
シュ電極4と接地電極5との空間がキャパシタンスC、
プッシュ電極4とFET17とを結ぶケーブルがインダ
クタンスLとなって共振回路を形成し、パルス電圧のオ
ン/オフの際に、過渡的な振動電流が発生するのを防止
する働きをしている。
The ringing preventing resistor 19 has a capacitance C and a space between the push electrode 4 and the ground electrode 5.
A cable connecting the push electrode 4 and the FET 17 has an inductance L to form a resonance circuit, and functions to prevent generation of a transient oscillating current when the pulse voltage is turned on / off.

【0033】また、駆動回路13からパルス電圧が出力
されるのと平行して、駆動回路16は、パルス発生器1
2で発生されたパルス信号に忠実な形をしたパルス電圧
をFET20のゲートに出力し、所定の時間幅だけFE
T20のソース・ドレイン間を導通させる。これによ
り、図示しない外部電源からFET20のドレインに供
給される負電圧−HV(−800V程度)が、リンギン
グ防止抵抗22、及び正負反転リレー21を介して、プ
ル電極4にパルス状に印加される。いわば、FET20
は、プル電極6にパルス電圧を印加するための高速スイ
ッチの働きをしている。
In parallel with the output of the pulse voltage from the drive circuit 13, the drive circuit 16
2 is output to the gate of the FET 20 in a form faithful to the pulse signal generated by the FE.
The source-drain of T20 is made conductive. As a result, a negative voltage −HV (about −800 V) supplied from an external power supply (not shown) to the drain of the FET 20 is applied to the pull electrode 4 in a pulsed manner via the ringing prevention resistor 22 and the positive / negative inversion relay 21. . So to speak, FET20
Functions as a high-speed switch for applying a pulse voltage to the pull electrode 6.

【0034】尚、このリンギング防止抵抗22は、接地
電極5とプル電極6との空間がキャパシタンスC、プル
電極6とFET20とを結ぶケーブルがインダクタンス
Lとなって共振回路を形成し、パルス電圧のオン/オフ
の際に、過渡的な振動電流が発生するのを防止する働き
をしている。
The ringing preventing resistor 22 forms a resonance circuit by forming a space between the ground electrode 5 and the pull electrode 6 as a capacitance C, and a cable connecting the pull electrode 6 and the FET 20 as an inductance L to form a resonance circuit. At the time of ON / OFF, it functions to prevent generation of a transient oscillating current.

【0035】また、正負反転リレー19及び21は、分
析対象のイオンが正イオンであるか負イオンであるかに
対応して、プッシュ電極4及びプル電極6に印加される
パルス電圧の極性を入れ替えるために設けられた、いわ
ば切り替えスイッチの一種である。
The positive / negative inversion relays 19 and 21 exchange the polarity of the pulse voltage applied to the push electrode 4 and the pull electrode 6 according to whether the ion to be analyzed is a positive ion or a negative ion. This is a kind of changeover switch provided for the purpose.

【0036】上記FET17及び20の働きにより、プ
ッシュ電極4とプル電極6とに、同時に正または負の互
いに相反する極性を持った800V程度のパルス電圧を
印加することが可能になる。しかし、そればかりではな
い。前述の2つのFETのみでは、パルス電圧印加直後
の電圧の立ち下がりが鈍くなってしまう場合があるの
で、それを避けるために、更に2つの高速スイッチが設
けられている。
By the functions of the FETs 17 and 20, it becomes possible to simultaneously apply a pulse voltage of about 800 V having positive or negative mutually opposite polarities to the push electrode 4 and the pull electrode 6. But that's not all. In the case of only the two FETs described above, the fall of the voltage immediately after the application of the pulse voltage may become slow, so two more high-speed switches are provided to avoid this.

【0037】すなわち、駆動回路14は、パルス発生器
12で発生されたパルス信号を忠実な形のまま、オン/
オフのタイミングだけを反転させてFET23のゲート
に出力し、プッシュ電極4にパルス電圧が出力される所
定の時間幅だけFET23のソース・ドレイン間を遮断
させ、それ以外の時間帯ではFET23のソース・ドレ
イン間を導通した状態にさせる。これにより、図示しな
い外部電源からの正電圧+HV(+800V程度)がプ
ッシュ電極4に印加されていない時間帯にのみ、接地電
位が、リンギング防止抵抗19、及び正負反転リレー1
8を介してプッシュ電極4に設定されるので、テーリン
グを回避して、パルス電圧印加直後の電圧の立ち下がり
を鋭くすることができる。
That is, the drive circuit 14 turns on / off the pulse signal generated by the pulse generator 12 while maintaining the faithful form.
Only the OFF timing is inverted and output to the gate of the FET 23, and the source and the drain of the FET 23 are cut off for a predetermined time width during which the pulse voltage is output to the push electrode 4. At other times, the source and the drain of the FET 23 are cut off. The drain is made conductive. Accordingly, the ground potential is reduced to the ringing prevention resistor 19 and the positive / negative inverting relay 1 only during a time period when the positive voltage + HV (about +800 V) from the external power supply (not shown) is not applied to the push electrode 4.
Since it is set to the push electrode 4 via 8, it is possible to avoid tailing and sharpen the fall of the voltage immediately after the application of the pulse voltage.

【0038】また、それと平行して、駆動回路15は、
パルス発生器12で発生されたパルス信号を忠実な形の
まま、オン/オフのタイミングだけを反転させてFET
24のゲートに出力し、プル電極6にパルス電圧が出力
される所定の時間幅だけFET24のソース・ドレイン
間を遮断させ、それ以外の時間帯ではFET24のソー
ス・ドレイン間を導通した状態にさせる。これにより、
図示しない外部電源からの負電圧−HV(−800V程
度)がプル電極6に印加されていない時間帯にのみ、接
地電位が、リンギング防止抵抗22、及び正負反転リレ
ー21を介してプル電極6に設定されるので、テーリン
グを回避して、パルス電圧印加直後の電圧の立ち下がり
を鋭くすることができる。
In parallel with this, the driving circuit 15
Inverting only the ON / OFF timing while keeping the pulse signal generated by the pulse generator 12 faithful
24, the source-drain of the FET 24 is cut off for a predetermined time width during which the pulse voltage is output to the pull electrode 6, and the source-drain of the FET 24 is kept conductive in other time zones. . This allows
The ground potential is applied to the pull electrode 6 via the ringing prevention resistor 22 and the positive / negative inversion relay 21 only during a time period in which the negative voltage −HV (about −800 V) from an external power supply (not shown) is not applied to the pull electrode 6. Since it is set, tailing can be avoided and the fall of the voltage immediately after application of the pulse voltage can be sharpened.

【0039】尚、コンデンサ25及び26は、図示しな
い2つの外部電源の直流電圧に含まれるであろう交流成
分を、接地電位に落とすために設けられているものであ
る。
The capacitors 25 and 26 are provided for lowering the AC component, which will be included in the DC voltages of two external power supplies (not shown), to the ground potential.

【0040】また、4つのFET、17、20、23、
24の各ソース端子の電圧は、それぞれ異なる値となっ
ているので、駆動回路13、14、15、及び16に
は、入力端子と出力端子を絶縁したものを採用する必要
がある。
Also, four FETs, 17, 20, 23,
Since the voltages of the source terminals 24 have different values, it is necessary to employ the drive circuits 13, 14, 15, and 16 in which the input terminals and the output terminals are insulated.

【0041】さて、本発明では、雷サージのエネルギー
を逃がすための機構として、2個の避雷管の代わりに、
4個の高圧ダイオードを使用する。すなわち、4個のF
ET、17、20、23、及び24と並列になるよう
に、4個の高圧ダイオード、29、30、31、及び3
2をそれぞれ接続する。これらの高圧ダイオードの内、
29は第2の外部電源からプル電極に向けて順方向にな
るように、また、30はプル電極から接地電極に向けて
順方向になるように、また、31は接地電極からプッシ
ュ電極に向けて順方向になるように、また、32はプッ
シュ電極から第1の外部電源に向けて順方向になるよう
に、それぞれ接続されている。
In the present invention, instead of two lightning arresters, a mechanism for releasing the energy of a lightning surge is as follows.
Four high voltage diodes are used. That is, four F
Four high voltage diodes, 29, 30, 31, and 3, so as to be in parallel with ET, 17, 20, 23, and 24
2 respectively. Of these high voltage diodes,
Reference numeral 29 indicates a forward direction from the second external power supply toward the pull electrode, reference numeral 30 indicates a forward direction from the pull electrode to the ground electrode, and reference numeral 31 indicates a forward direction from the ground electrode to the push electrode. 32 are connected so as to be in the forward direction, respectively, and so as to be in the forward direction from the push electrode toward the first external power supply.

【0042】これらの高圧ダイオードは、次のように動
作する。まず、加速管10とプッシュ電極4の間で放電
が起き、プッシュ電極4に正の雷サージが発生して、プ
ッシュ電極4の電位が図示しない第1の外部電源の供給
する電圧+HV(+800V程度)を超えて正の値にな
った場合を考える。その場合は、プッシュ電極4の電位
の方が図示しない第1の外部電源端子の電位よりも高く
なるので、正負反転リレー18及び高圧ダイオード29
を介して、プッシュ電極4から図示しない第1の外部電
源に向けて電流が流れる。これにより、雷サージのエネ
ルギーは吸収され、FET17及び23の焼損は未然に
防止される。このような動作の結果、プッシュ電極4の
電位は、+800Vを上回ることはない。
These high-voltage diodes operate as follows. First, a discharge occurs between the accelerating tube 10 and the push electrode 4, a positive lightning surge occurs on the push electrode 4, and the potential of the push electrode 4 becomes + HV (approximately +800 V) supplied by a first external power supply (not shown). Consider a case where the value exceeds the value in the positive direction. In that case, the potential of the push electrode 4 is higher than the potential of the first external power supply terminal (not shown), so that the positive / negative inversion relay 18 and the high voltage diode 29
, A current flows from the push electrode 4 to a first external power supply (not shown). Thereby, the energy of the lightning surge is absorbed, and burning of the FETs 17 and 23 is prevented beforehand. As a result of such an operation, the potential of the push electrode 4 does not exceed + 800V.

【0043】次に、加速管10とプッシュ電極4の間で
放電が起き、プッシュ電極4に負の雷サージが発生し
て、プッシュ電極4の電位が接地電位を超えて負の値に
なった場合を考える。その場合は、接地端子の電位の方
がプッシュ電極4の電位よりも高くなるので、高圧ダイ
オード30及び正負反転リレー18を介して、接地端子
からプッシュ電極4に向けて電流が流れる。これによ
り、雷サージのエネルギーは吸収され、FET17及び
23の焼損は未然に防止される。このような動作の結
果、プッシュ電極4の電位は、0Vを下回ることはな
い。
Next, a discharge occurs between the accelerating tube 10 and the push electrode 4, a negative lightning surge occurs at the push electrode 4, and the potential of the push electrode 4 exceeds the ground potential and becomes a negative value. Consider the case. In this case, since the potential of the ground terminal is higher than the potential of the push electrode 4, a current flows from the ground terminal to the push electrode 4 via the high voltage diode 30 and the positive / negative inversion relay 18. Thereby, the energy of the lightning surge is absorbed, and burning of the FETs 17 and 23 is prevented beforehand. As a result of such an operation, the potential of the push electrode 4 does not fall below 0V.

【0044】次に、加速管10とプル電極6の間で放電
が起き、プル電極6に正の雷サージが発生して、プル電
極4の電位が接地電位を超えて正の値になった場合を考
える。その場合は、プル電極6の電位の方が接地端子の
電位よりも高くなるので、正負反転リレー21及び高圧
ダイオード31を介して、プル電極6から接地端子に向
けて電流が流れる。これにより、雷サージのエネルギー
は吸収され、FET20及び24の焼損は未然に防止さ
れる。このような動作の結果、プル電極6の電位は、0
Vを上回ることはない。
Next, a discharge occurred between the accelerating tube 10 and the pull electrode 6, and a positive lightning surge occurred at the pull electrode 6, and the potential of the pull electrode 4 exceeded the ground potential and became a positive value. Consider the case. In this case, since the potential of the pull electrode 6 is higher than the potential of the ground terminal, a current flows from the pull electrode 6 to the ground terminal via the positive / negative inversion relay 21 and the high voltage diode 31. As a result, the energy of the lightning surge is absorbed, and burning of the FETs 20 and 24 is prevented. As a result of such an operation, the potential of the pull electrode 6 becomes 0
It does not exceed V.

【0045】次に、加速管10とプル電極6の間で放電
が起き、プル電極4に負の雷サージが発生して、プル電
極4の電位が図示しない第2の外部電源の供給する電圧
−HV(−800V程度)を超えて負の値になった場合
を考える。その場合は、図示しない第2の外部電源端子
の電位の方がプル電極6の電位よりも高くなるので、高
圧ダイオード32及び正負反転リレー21を介して、図
示しない第2の外部電源からプル電極4に向けて電流が
流れる。これにより、雷サージのエネルギーは吸収さ
れ、FET20及び24の焼損は未然に防止される。こ
のような動作の結果、プル電極6の電位は、−800V
を下回ることはない。
Next, a discharge occurs between the accelerating tube 10 and the pull electrode 6, a negative lightning surge occurs on the pull electrode 4, and the potential of the pull electrode 4 becomes a voltage supplied by a second external power supply (not shown). Consider a case where the value exceeds -HV (about -800 V) and becomes a negative value. In this case, the potential of the second external power supply terminal (not shown) is higher than the potential of the pull electrode 6. Therefore, the pull electrode is pulled from the second external power supply (not shown) via the high voltage diode 32 and the positive / negative inversion relay 21. The current flows toward 4. As a result, the energy of the lightning surge is absorbed, and burning of the FETs 20 and 24 is prevented. As a result of such an operation, the potential of the pull electrode 6 becomes -800 V
Never fall below.

【0046】また、正負反転リレー18及び21を切り
替えて、プッシュ電極4とプル電極6に印加されるパル
ス電圧の極性を反転させた場合も、高圧ダイオードの動
作は全く同じであり、雷サージが発生しても高圧ダイオ
ードを介して電流が流れ、上記の範囲を超えて電極の電
位が急激に上昇したり下降したりする心配はないので、
4個のFETを雷サージによる焼損事故から守ることが
できる。
Also, when the polarity of the pulse voltage applied to the push electrode 4 and the pull electrode 6 is inverted by switching the positive / negative inverting relays 18 and 21, the operation of the high voltage diode is exactly the same, and the lightning surge is reduced. Even if it occurs, current flows through the high-voltage diode, and there is no fear that the potential of the electrode will suddenly rise or fall beyond the above range,
The four FETs can be protected from burnout accidents due to lightning surge.

【0047】尚、プッシュ電極4とFET17及び23
との間に挿入されたリンギング防止用の抵抗19、及
び、プル電極6とFET20及び24との間に挿入され
たリンギング防止用の抵抗22は、放電電流がFETに
対して流れ込みにくくする役割を持ち、FET17、2
0、23、及び24を保護することにも役立っている。
The push electrode 4 and the FETs 17 and 23
And a ringing preventing resistor 19 inserted between the pull electrode 6 and the FETs 20 and 24 have a role of preventing a discharge current from flowing into the FET. FET17,2
It also helps protect 0, 23, and 24.

【0048】ところで、一般に、プッシュ電極4と接地
電極5との間のキャパシタンスと、プル電極6と接地電
極5との間のキャパシタンスとは、値が若干異なるのが
普通である。それは、プル電極6の近傍に加速管10が
存在するためである。プル電極6は、近傍に2つの電極
(接地電極5と加速管10)を有するため、プッシュ電
極4に較べて2倍程度キャパシタンスの値が大きい。
In general, the capacitance between the push electrode 4 and the ground electrode 5 and the capacitance between the pull electrode 6 and the ground electrode 5 generally have slightly different values. This is because the acceleration tube 10 exists near the pull electrode 6. Since the pull electrode 6 has two electrodes (the ground electrode 5 and the accelerating tube 10) in the vicinity, the capacitance value is about twice as large as that of the push electrode 4.

【0049】このため、プッシュ電極4とプル電極6の
パルス立ち上がり時間を同じにするためには、プル電極
6側のリンギング防止抵抗を小さくする必要がある。図
2に示した従来のパルス電源では、正負反転リレーより
も電極寄りの位置にリンギング防止抵抗を設けていたの
で、電極の極性を反転させてもリンギング防止抵抗は入
れ替わることがなく、特に問題はなかった。ところが、
図3に示した新しいパルス電源では、放電電流がFET
に流入するのを防止するために、高圧ダイオードよりも
FETに近い側にリンギング防止抵抗を設けるようにし
たので、正負反転リレーで電極の極性を反転させると、
リンギング防止抵抗が入れ替わって、リンギング防止抵
抗の抵抗値が、電極のキャパシタンスの値に対して逆に
なってしまうという問題があった。
Therefore, in order to make the pulse rise times of the push electrode 4 and the pull electrode 6 the same, it is necessary to reduce the ringing prevention resistance on the pull electrode 6 side. In the conventional pulse power supply shown in FIG. 2, the anti-ringing resistor is provided closer to the electrode than the positive / negative inverting relay. Therefore, even if the polarity of the electrode is inverted, the anti-ringing resistor does not change. Did not. However,
In the new pulse power supply shown in FIG.
In order to prevent inflow to the, the ringing prevention resistor is provided on the side closer to the FET than the high voltage diode.
There is a problem in that the ringing prevention resistor is replaced, and the resistance value of the ringing prevention resistor becomes opposite to the value of the capacitance of the electrode.

【0050】図4は、この問題を解決するため、OA−
TOFMSのパルス電源の変形例を示したものである。
この変形例では、リンギング防止抵抗を分割し、正負反
転リレー18及び21の前段と後段に分けて、それぞれ
別にリンギング防止抵抗を設け、プッシュ電極4とプル
電極6それぞれのキャパシタンスの値に合った抵抗値に
調整できるように構成した。これにより、電極の極性を
反転させた際のリンギング防止抵抗の抵抗値の不適合の
問題は解決される。
FIG. 4 shows an OA-
9 shows a modification of the pulse power supply of the TOFMS.
In this modification, the anti-ringing resistor is divided and divided into a former stage and a latter stage of the positive / negative inverting relays 18 and 21, and separately provided anti-ringing resistors. It is configured so that it can be adjusted to the value. This solves the problem of inconsistency in the resistance of the anti-ringing resistor when the polarity of the electrode is reversed.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明のOA−TO
FMSによれば、第1の外部電源とプッシュ電極との
間、プッシュ電極と接地電極との間、接地電極とプル電
極との間、及び、プル電極と第2の外部電源との間に、
それぞれ高速スイッチを設け、各高速スイッチごとに、
各高速スイッチと並列になるようにダイオードを接続し
たので、避雷管を使用することなく、真空下に置かれた
電極間の放電に起因する電子回路の焼損を回避すること
のできるOA−TOFMSを提供することが可能になっ
た。
As described above, the OA-TO of the present invention is used.
According to the FMS, between the first external power supply and the push electrode, between the push electrode and the ground electrode, between the ground electrode and the pull electrode, and between the pull electrode and the second external power supply,
Each has a high-speed switch, and for each high-speed switch,
Since the diodes are connected in parallel with each high-speed switch, an OA-TOFMS that can avoid burning of an electronic circuit due to discharge between electrodes placed under vacuum without using a lightning arrester is provided. It became possible to provide.

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

【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。
FIG. 1 is a diagram showing a conventional vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer.

【図2】従来の垂直加速型飛行時間型質量分析装置のパ
ルス電源を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a pulse power source of a conventional vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer.

【図3】本発明にかかる垂直加速型飛行時間型質量分析
装置のパルス電源の一実施例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing one embodiment of a pulse power source of the vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer according to the present invention.

【図4】本発明にかかる垂直加速型飛行時間型質量分析
装置のパルス電源の別の実施例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the pulse power source of the vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・外部イオン源、2・・・収束レンズ、3・・・イオン
溜、4・・・プッシュ電極、5・・・接地電極、6・・・プル電
極、7・・・パルス電圧、8・・・パルス電圧、9・・・分光部
電源、10・・・加速管、11・・・イオン検出器、12・・・
パルス発生器、13・・・駆動回路、14・・・駆動回路、1
5・・・駆動回路、16・・・駆動回路、17・・・FET、1
8・・・正負反転リレー、19・・・リンギング防止抵抗、2
0・・・FET、21・・・正負反転リレー、22・・・リンギ
ング防止抵抗、23・・・FET、24・・・FET、25・・
・コンデンサ、26・・・コンデンサ、27・・・避雷管、2
8・・・避雷管、29・・・高圧ダイオード、30・・・高圧ダ
イオード、31・・・高圧ダイオード、32・・・高圧ダイオ
ード。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... External ion source, 2 ... Convergent lens, 3 ... Ion reservoir, 4 ... Push electrode, 5 ... Ground electrode, 6 ... Pull electrode, 7 ... Pulse voltage, 8: pulse voltage, 9: power supply of spectroscopic unit, 10: acceleration tube, 11: ion detector, 12 ...
Pulse generator, 13 ... Drive circuit, 14 ... Drive circuit, 1
5 ... Drive circuit, 16 ... Drive circuit, 17 ... FET, 1
8: positive / negative inversion relay, 19: ringing prevention resistor, 2
0 ... FET, 21 ... Positive / negative inverting relay, 22 ... Ringing prevention resistor, 23 ... FET, 24 ... FET, 25 ...
・ Condenser, 26 ・ ・ ・ Condenser, 27 ・ ・ ・ Surge arrester, 2
8 arrester, 29 high-voltage diode, 30 high-voltage diode, 31 high-voltage diode, 32 high-voltage diode.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】連続的にイオンを出射する外部イオン源
と、該イオン源から出射されたイオンビームを挟んでほ
ぼ平行に配置されたプッシュ電極と接地電極とにより構
成され、2つの電極間にイオンビームが導入されるイオ
ン溜と、該イオン溜からイオンビームの導入方向とは直
交する方向にイオンを加速するために、プッシュ電極に
対してパルス電圧を出力する第1の外部電源と、該プッ
シュ電極に出力されるパルス電圧と同期して、該パルス
電圧とは逆の極性を持つパルス電圧を出力する第2の外
部電源と、前記接地電極を挟んでプッシュ電極と反対側
にプッシュ電極及び接地電極とほぼ平行に配置され、前
記第2の外部電源から出力されたパルス電圧が印加され
るプル電極と、前記プッシュ電極及びプル電極に印加さ
れたパルス電圧によってイオンビームの導入方向と直交
方向に加速されたイオンがイオン検出器に到達するまで
の飛行時間を計測する飛行時間型分光部とを備えた垂直
加速型飛行時間型質量分析装置であって、前記第1の外
部電源とプッシュ電極との間、プッシュ電極と接地電極
との間、接地電極とプル電極との間、及び、プル電極と
第2の外部電源との間に、それぞれ高速スイッチを備
え、該高速スイッチと並列にダイオードが接続されてい
ることを特徴とする垂直加速型飛行時間型質量分析装
置。
1. An external ion source which continuously emits ions, a push electrode and a ground electrode which are arranged substantially in parallel with an ion beam emitted from the ion source interposed therebetween, and are provided between two electrodes. An ion reservoir into which an ion beam is introduced, a first external power supply that outputs a pulse voltage to a push electrode to accelerate ions from the ion reservoir in a direction orthogonal to an ion beam introduction direction, In synchronization with the pulse voltage output to the push electrode, a second external power supply that outputs a pulse voltage having a polarity opposite to the pulse voltage, and a push electrode and a push electrode on the opposite side of the ground electrode from the push electrode. A pull electrode, which is disposed substantially parallel to the ground electrode and to which a pulse voltage output from the second external power supply is applied, and a pulse voltage applied to the push electrode and the pull electrode. A vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer comprising a time-of-flight spectroscopic unit that measures the time of flight until ions accelerated in the direction orthogonal to the ion beam introduction direction reach the ion detector, A high-speed switch is provided between the first external power supply and the push electrode, between the push electrode and the ground electrode, between the ground electrode and the pull electrode, and between the pull electrode and the second external power supply. A vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer, wherein a diode is connected in parallel with the high-speed switch.
【請求項2】前記ダイオードは、第2の外部電源からプ
ル電極に向けて順方向に、また、プル電極から接地電極
に向けて順方向に、また、接地電極からプッシュ電極に
向けて順方向に、また、プッシュ電極から第1の外部電
源に向けて順方向に、それぞれ接続されていることを特
徴とする請求項1記載の垂直加速型飛行時間型質量分析
装置。
2. The diode has a forward direction from a second external power supply toward a pull electrode, a forward direction from a pull electrode to a ground electrode, and a forward direction from a ground electrode to a push electrode. 2. The vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer according to claim 1, wherein the vertical acceleration type time-of-flight mass spectrometer is connected to the first external power supply from the push electrode.
【請求項3】前記第1の外部電源とプッシュ電極との間
に設けられた高速スイッチ、及び、プッシュ電極と接地
電極との間に設けられた高速スイッチは、互いに逆のタ
イミングでオン/オフの動作をし、また、接地電極とプ
ル電極との間に設けられた高速スイッチ、及び、プル電
極と第2の外部電源との間に設けられた高速スイッチ
は、互いに逆のタイミングでオン/オフの動作をし、ま
た、前記第1の外部電源とプッシュ電極との間に設けら
れた高速スイッチ、及び、プル電極と第2の外部電源と
の間に設けられた高速スイッチは、互いに同じタイミン
グでオン/オフの動作をし、また、プッシュ電極と接地
電極との間に設けられた高速スイッチ、及び、接地電極
とプル電極との間に設けられた高速スイッチは、互いに
同じタイミングでオン/オフの動作をするように構成さ
れていることを特徴とする請求項1または2記載の垂直
加速型飛行時間型質量分析装置。
3. A high-speed switch provided between the first external power supply and the push electrode and a high-speed switch provided between the push electrode and the ground electrode are turned on / off at timings opposite to each other. The high-speed switch provided between the ground electrode and the pull electrode and the high-speed switch provided between the pull electrode and the second external power supply are turned on / off at opposite timings. The high-speed switch that performs an OFF operation and is provided between the first external power supply and the push electrode, and the high-speed switch that is provided between the pull electrode and the second external power supply are the same as each other. The high-speed switch provided between the push electrode and the ground electrode and the high-speed switch provided between the ground electrode and the pull electrode are turned on / off at the same timing. / Off vertical acceleration type according to claim 1 or 2, wherein it is configured to the operation of the time-of-flight mass spectrometer.
【請求項4】前記プッシュ電極と高速スイッチとの間、
及び、プル電極と高速スイッチとの間にリンギング防止
用抵抗器が設けられていることを特徴とする請求項1、
2、または3記載の垂直加速型飛行時間型質量分析装
置。
4. The method according to claim 1, further comprising the step of:
And a ringing preventing resistor is provided between the pull electrode and the high-speed switch.
4. The vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer according to 2 or 3.
【請求項5】前記高速スイッチは、電界効果トランジス
ター(FET)であることを特徴とする請求項1、2、
3、または4記載の垂直加速型飛行時間型質量分析装
置。
5. The high speed switch according to claim 1, wherein said high speed switch is a field effect transistor (FET).
5. The vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer according to 3 or 4.
【請求項6】前記プッシュ電極と高速スイッチとの間、
及び、プル電極と高速スイッチとの間に、プッシュ電極
に印加されるパルス電圧の極性とプル電極に印加される
パルス電圧の極性を互いに入れ替えるための切り替えス
イッチが設けられていることを特徴とする請求項1、
2、3、4、または5記載の垂直加速型飛行時間型質量
分析装置。
6. A method according to claim 6, wherein said push electrode and said high-speed switch are provided between:
A switch is provided between the pull electrode and the high-speed switch for switching the polarity of the pulse voltage applied to the push electrode and the polarity of the pulse voltage applied to the pull electrode. Claim 1,
6. The vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer according to 2, 3, 4, or 5.
【請求項7】前記切り替えスイッチの前段と後段の両方
にリンギング防止用抵抗器が設けられていることを特徴
とする請求項6記載の垂直加速型飛行時間型質量分析装
置。
7. The vertical acceleration time-of-flight mass spectrometer according to claim 6, wherein a ringing preventing resistor is provided at both the front and rear stages of the changeover switch.
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