JP2023094644A - 検出セル、ｆａｉｍｓ装置、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＡＩＭＳ分析の回路構成と制御との改善を目的とする。
【解決手段】検出セル２０は、互いに離間しつつ対向して配置される一対のフィルタ電極２１，２２を備え、一方のフィルタ電極２１は、流れ方向に沿って設けられる第１領域２１Ａと、第１領域２１Ａに対する交差方向について第１領域２１Ａに並んで配置され、他方のフィルタ電極２２との離間距離が小さくなるように突出されている第２領域２１Ｂとを含む。第１領域２１Ａおよび第２領域２１Ｂの流れ方向の下流側にはそれぞれ、第１下流側電極２６Ａおよび第２下流側電極２６Ｂが交差方向について離間して備えられ、他方のフィルタ電極２２の下流側には、第１下流側電極２６Ａおよび第２下流側電極２６Ｂと対向する第１対向電極２７Ａおよび第２対向電極２７Ａが備えられている。
【選択図】図２

Description

ここに開示される技術は、検出セル、ＦＡＩＭＳ装置、およびプログラムに関する。

従来より、複数の成分を含む分析対象物をイオン化し、流動させながら成分分離して検出する分析手法が広く利用されている。例えば、下記の特許文献１には、流路に沿って一対のフィルタ電極と、一対の検出電極と、を備える検出セルをアレイ状に複数配列されている、非対称電界イオン移動度分析（Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry：ＦＡＩＭＳ）システムが開示されている。この特許文献１の構成によると、検出セルごとにイオンを分離するための条件を任意に変化させることができ、同時に異なる種類のイオンを検出することが可能となる。

特許第５０１５３９５号公報

しかしながら、上記の構成によると、フィルタ電極の数が増大することに加え、各電極に印加する電圧をそれぞれ制御する必要がある。そのため、各検出セルへの印加電圧の制御と、そのための回路構成（例えば図７参照）とが大規模で複雑になるという課題がある。ＦＡＩＭＳ装置における配線の過度な細線化や多層構造化は、フィルタ電界を形成するための高電圧の印加によって短絡や断線等の不具合が生じやすくなる点においても課題がある。

ここに開示される技術は、ＦＡＩＭＳ装置の改善（例えば、構成の簡略化と分析時間の短縮等との両立）を目的とする。

（１）本技術に係る検出セルは、互いに離間しつつ対向して配置される一対のフィルタ電極を備え、前記一対のフィルタ電極の一方は、当該一対のフィルタ電極の間に導入される測定対象物の流れ方向に沿って設けられる第１領域と、前記第１領域に対して前記流れ方向に交わる交差方向について前記第１領域に並んで配置され、他方の前記フィルタ電極との離間距離が小さくなるように突出されている第２領域と、を含む。そして、前記第１領域および前記第２領域の前記流れ方向の下流側にはそれぞれ、第１下流側電極および第２下流側電極が前記交差方向について離間して備えられ、前記一対のフィルタ電極の他方の前記下流側には、前記第１下流側電極および前記第２偏向電極と対向する第１対向電極および第２対向電極が備えられている。

（２）また、本技術に係る検出セルの一実施形態では、上記（１）の構成に加え、互いに離間しつつ対向して配置される第１基材および第２基材を備え、前記第１基材は、前記流れ方向に沿って設けられ、前記一方のフィルタ電極の前記第１領域および前記第１下流側電極を支持する第１部分と、前記第１部分に対して前記交差方向において隣り合い、前記第１部分に対して前記第２基材との離間距離が小さくなるように突出し、前記一方のフィルタ電極の前記第２領域および前記第２下流側電極を支持する第２部分と、を備え、前記第２基材は、前記他方のフィルタ電極と、前記第１対向電極および第２対向電極と、を備えていてもよい。

（３）本技術に係る検出セルの一実施形態では、上記（１）の構成に加え、前記一対のフィルタ電極は、前記交差方向の両端と、前記第１領域および前記第２領域の境界付近とにおいてそれぞれ、前記流れ方向に延びるシール部材によって接続されていてもよい。

（４）本技術に係る検出セルの一実施形態では、上記（１）～（３）のいずれかの構成に加え、前記一方の電極において、前記第１領域と前記第２領域との間には、テーパが設けられていてもよい。

（５）本技術に係る検出セルの一実施形態では、上記（１）～（４）のいずれかの構成に加え、前記一対のフィルタ電極のそれぞれに電力を供給するための一対の主配線を備え、
前記一対の主配線は、前記一対のフィルタ電極の前記交差方向の端部において当該一対のフィルタ電極のそれぞれに接続されていてもよい。

（６）本技術に係る検出セルの一実施形態では、上記（１）～（５）のいずれかの構成に加え、前記第２領域の前記交差方向における寸法は、前記第１領域の前記交差方向における寸法よりも長くてもよい。

（７）本技術に係る検出セルの一実施形態では、上記（１）～（６）のいずれかの構成に加え、前記一方のフィルタ電極は、前記交差方向について前記第１領域および前記第２領域に並んで配置され、前記他方のフィルタ電極との離間距離が小さくなるように突出されている第３領域を含み、前記第１領域、前記第２領域、および前記第３領域は、前記第１領域および前記第２領域のそれぞれについて形成される電界の大きさの差と、前記第２領域および前記第３領域のそれぞれについて形成される電界の大きさの差と、が等しくなるように、前記他方のフィルタ電極との離間距離が決定されていてもよい。

（８）他の側面において、本技術に係るＦＡＩＭＳ装置は、上記（１）～（７）のいずれかの検出セルと、少なくとも前記一対のフィルタ電極の間に印加する分散電圧を制御する第１制御部と、を備えていてもよい。

（９）本技術に係るＦＡＩＭＳ装置の一実施形態では、上記（８）の構成に加え、前記一対のフィルタ電極の間に印加する補償電圧を制御する第２制御部をさらに備えていてもよい。

（１０）本技術に係るＦＡＩＭＳ装置の一実施形態では、上記（８）または（９）の構成に加え、前記第１制御部および第２制御部によって実行されるように構成された１つまたは複数のプログラムを格納する記憶部を備え、１つまたは複数のプログラムは、以下の指示：前記第１制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、第１の大きさの非対称な交流電圧を印加すること、前記一対のフィルタ電極間に前記第１の大きさの非対称な交流電圧が印加されている間に、前記第２制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、直流電圧をその大きさを変化させて印加すること、を含み、前記第２制御部によって印加される前記直流電圧の大きさは、前記第１の大きさの非対称な交流電圧によって前記第１領域について形成される電界の大きさと、前記第２領域のそれぞれについて形成される電界の大きさとが重複しない範囲で変化されてもよい。

（１１）本技術に係るＦＡＩＭＳ装置の一実施形態では、上記（８）～（１０）のいずれか１つの構成に加え、前記１つまたは複数のプログラムは、以下の指示：前記第１制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、第１の大きさおよび第２の大きさの非対称な交流電圧を印加すること、前記一対のフィルタ電極間に前記第１の大きさまたは前記第２の大きさの非対称な交流電圧が印加されている間に、前記第２制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、直流電圧をその大きさを変化させて印加すること、を含み、前記第２制御部によって印加される前記直流電圧の大きさは、前記第１の大きさおよび前記第２の大きさの非対称な交流電圧によって前記第１領域について形成される電界の大きさと、前記第２領域のそれぞれについて形成される電界の大きさとが重複しない範囲で変化されてもよい。

（１２）他の側面において、本技術に係るプログラムは、上記（１０）のＦＡＩＭＳ装置を運転するためのプログラムであって、以下の指示：前記第１制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、第１の大きさの非対称な交流電圧を印加すること、前記一対のフィルタ電極間に前記第１の大きさの非対称な交流電圧が印加されている間に、前記第２制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、直流電圧をその大きさを変化させて印加すること、を含み、前記第２制御部によって印加される前記直流電圧の大きさは、前記第１の大きさの非対称な交流電圧によって前記第１領域について形成される電界の大きさと、前記第２領域のそれぞれについて形成される電界の大きさとが重複しない範囲で変化されてもよい。

（１３）他の側面において、本技術に係るプログラムは、上記（１１）のＦＡＩＭＳ装置を運転するためのプログラムであって、以下の指示：前記第１制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、第１の大きさおよび第２の大きさの非対称な交流電圧を印加すること、前記一対のフィルタ電極間に前記第１の大きさまたは前記第２の大きさの非対称な交流電圧が印加されている間に、前記第２制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、直流電圧をその大きさを変化させて印加すること、を含み、前記第２制御部によって印加される前記直流電圧の大きさは、前記第１の大きさおよび前記第２の大きさの非対称な交流電圧によって前記第１領域について形成される電界の大きさと、前記第２領域のそれぞれについて形成される電界の大きさとが重複しない範囲で変化される、を含んでもよい。

ここに開示される技術によれば、ＦＡＩＭＳ装置を改善（例えば、構成の簡略化と分析時間の短縮等とを両立）することができる。

図１は、一実施形態に係る検出セルを備えるＦＡＩＭＳ装置による移動度分析の様子を示す概略図である。 図２は、図１のＡ－Ａ断面に対応する模式図である。 図３は、異形電極を有する第１基板の部分平面図である。 図４は、一実施形態に係るＦＡＩＭＳ装置における制御装置のブロック図である。 図５は、一実施形態に係るＦＡＩＭＳ装置によって得られたＦＡＩＭＳスペクトルの部分拡大図である。 図６は、（ａ）従来と（ｂ）本技術とにおけるＦＡＩＭＳスペクトルの取得条件について説明する図である。 図７は、従来の電極を有する基板の部分平面図である。 図８Ａは、一実施形態に係る検出セルの製造工程の一部を示す段面図である。 図８Ｂは、一実施形態に係る検出セルの製造工程を他の一部を示す断面図である。 図８Ｃは、一実施形態に係る検出セルの製造工程を他の一部を示す断面図である。 図９Ａは、他の実施形態に係る検出セルの製造工程の一部を示す段面図である。 図９Ｂは、他の実施形態に係る検出セルの製造工程を他の一部を示す断面図である。 図９Ｃは、他の実施形態に係る検出セルの製造工程を他の一部を示す断面図である。 図１０Ａは、他の実施形態に係る検出セルの製造工程の一部を示す段面図である。 図１０Ｂは、他の実施形態に係る検出セルの製造工程を他の一部を示す断面図である。 図１１Ａは、一実施形態に係る検出セルの一製造工程を示す平面図である。 図１１Ｂは、一実施形態に係る検出セルの一製造工程を示す平面図である。 図１１Ｃは、一実施形態に係る検出セルの一製造工程を示す平面図である。 図１１Ｄは、一実施形態に係る検出セルの一製造工程を示す平面図である。 図１２は、他の実施形態に係るＦＡＩＭＳ装置の断面図である。 図１３は、他の実施形態に係るＦＡＩＭＳ装置の断面図である。 図１４は、他の実施形態に係るＦＡＩＭＳ装置の断面図である。 図１５は、他の実施形態に係るＦＡＩＭＳ装置の断面図である。

以下、ここに開示される技術の好適な実施形態を説明する。本明細書において特に言及している事項（例えば、ここで開示される検出セルの構造）以外の事柄であって、本技術の実施に必要な事柄（例えば、イオン化源の構成やその駆動技術、ドリフト電界の発生条件等に関する一般的事項、ならびに、検出セルによる検出情報の処理や解析に関する一般的事項）は、分析工学分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

≪実施形態１≫
まず、ここに開示される検出セルの特徴について、図１～図１１Ｄを適宜に参照しつつ説明する。図１は、本実施形態の検出セル２０を利用したＦＡＩＭＳ装置１（以下、単に「分析装置」という場合がある。）の大まかな構成を示す図である。分析装置１は、イオン化源１０と、検出セル２０と、ポンプ３０（送気装置の一例）と、制御装置４０と、を含む。以下、各要素について説明する。図中のＸ，Ｙ，Ｚはそれぞれ、測定対象物の流れ方向，交差方向，電界方向を示す。ただし、これらの方向は便宜的に定めたものに過ぎず、限定的に解釈すべきものではない。

イオン化源１０は、測定対象物である化合物の原子および分子をイオン化する装置である。測定対象物は、イオン化源１０によってイオン化されることで、検出セル２０において検出可能な構成に変化される。イオン化源１０のイオン化手法は特に制限されず、従来の各種のイオン化源を用いることができる。具体的には、イオン化手法としては、例えば、電子衝撃（Electron Impact：ＥＩ）法、化学イオン化法、ガス放電法、光イオン化法、脱着イオン化法、エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）法、熱イオン化法、および周囲イオン化法等や、これらを組み合わせた方法などであってよく、検出したい成分をイオン化できるイオン化源を適宜選択するとよい。本例では、具体的には図示しないが、イオン化源１０として針電極を備えており、この針電極によって大気圧下でコロナ放電を発生させることにより反応イオンを生じさせ、試料原子や試料分子と反応させることで、間接的に試料イオン（荷電粒子）を発生させるようにしている。試料イオンは、測定対象物のイオンに限定されず、反応物イオン、イオンクラスタ等であってもよい。

イオン化源１０としては、上記の針電極の他、ニッケル同位体（63Ｎｉ）やアメリシウム同位体（241Ａｍ）等を含む放射性イオン源を備え、放射性イオン源から発生される試料をイオン化するイオン化ユニットや、紫外線パルスレーザ発振器を備え、紫外線パルスレーザ光を照射して試料を直接的にアブレーションしてイオン化するイオン化ユニット等であってもよい。イオン化源１０によって生成された試料イオンは、大気，キャリアガス等の雰囲気ガス（中性のバッファガス）が、後述するポンプ３０によって送気されることで発生する気流に乗って、検出セル２０に向けて送られる。

ポンプ３０は、試料イオンを含む雰囲気ガスを、検出セル２０内を流れ方向に沿って移動させるための要素である。本実施形態のポンプ３０は、流れ方向について検出セル２０の下流側に設置されている。ポンプ３０としては、イオン化源１０によって生成された試料イオンを、後述する検出セル２０に所定の速度で送ることができる各種の送気装置を用いることができる。ポンプ３０の送気機構は特に制限されず、ダイアフラム式、回転翼式、ピストン式、ロータリーベーン式、その他の送気装置等であってよい。検出セル２０の大きさ等にもよるが、ポンプ３０として、一例では、最大吐出圧力が約０．０３ＭＰａ以下程度、送気量約１Ｌ／ｍｉｎ以下程度のマイクロブロアを用いることができる。例えば、圧電セラミックスによる高周波振動（例えば超音波振動）によってダイアフラムを変動させるようにしたマイクロブロアによると、脈動を抑制して送気できる点において、本実施形態で用いるポンプ３０として好ましい。

検出セル２０は、イオン化源１０で生成されたイオンを、移動度の差に基づいて分離（フィルタリング）して所定の移動度のイオンごと検出する要素である。検出セル２０は、図２および図３に示すように、本技術の一対の基材としての第１基板２３（第１基材の一例）および第２基板２４（第２基材の一例）と、この一対の基材に支持される電極と、を備えている。電極は、異形電極２１（一方のフィルタ電極の一例）、平坦電極２２（他方のフィルタ電極の一例）、偏向電極２６、および検出電極２７を含む。検出セル２０のこれらの各要素は、図示しないチャンバ内に配置されていてもよい。

異形電極２１および平坦電極２２は、互いに離間しつつ対向して配置されることで、ＦＡＩＭＳ分析における一対のフィルタ電極を構成する。異形電極２１と平坦電極２２との間に、試料イオンの流れが導入されるようになっている。以下、異形電極２１および平坦電極２２の間で試料イオンが流れる方向を「流れ方向」という。異形電極２１と平坦電極２２との間は、イオン分離空間（ドラフト空間）とされる。本例の異形電極２１および平坦電極２２はそれぞれ、後述する第１基板２３および第２基板２４の対向面（支持面と同じ）上に備えられている。一般的な一対のフィルタ電極は、一対の電極の対向面が平らな、いわゆる並行平板電極である。平坦電極２２については、従来の電極と同様の構成を採用することができる。平坦電極２２の法線方向は、一対のフィルタ電極の間に形成される電界の方向に概ね一致する。これに対し、本技術に係る異形電極２１は、平坦電極２２に対向する表面が平らではなく、段差を有している。

異形電極２１および平坦電極２２の形状および大きさ等は、厳密には制限されない。異形電極２１および平坦電極２２は、典型的には、平面視については、略同じ同じ形状を有する。また本実施形態の異形電極２１および平坦電極２２はそれぞれ、平面視において、流れ方向に長い矩形状をなしている。異形電極２１および平坦電極２２の試料イオンの流れ方向に沿う寸法は、これに限定されるものではないが、例えば、０．１ｃｍ以上（例えば、１ｃｍ以上）程度であり、５０ｃｍ以下（例えば、１０ｃｍ以下）程度とすることができる。異形電極２１および平坦電極２２の厚みは特に制限されず、例えば、それぞれ独立して、５０ｎｍ以上１μｍ以下程度の範囲で適宜設定することができる。異形電極２１および平坦電極２２の厚みは、典型的には６００ｎｍ以下、例えば４００ｎｍ以下であり、また、典型的には１００ｎｍ以上、例えば２００ｎｍ以上とすることができる。以下、異形電極２１と平坦電極２２とを区別する必要がないときには、これらをフィルタ電極２１，２２のように総称する場合がある。

異形電極２１は、より詳細には、検出セル２０における測定対象物の流れ方向に沿って長手状に設けられる複数の領域：第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂ、第３領域２１Ｃ、および第４領域２１Ｄ；を含んでいる。これら第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂ、第３領域２１Ｃ、および第４領域２１Ｄは、平面視（電界方向に沿って視たとき）において、交差方向について互いに並んで配置されている。本実施形態においてこれらの４つの領域は、平面視で、第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂ、第３領域２１Ｃ、および第４領域２１Ｄの順に並んでいる。これらの４つの領域は、平坦電極２２との離間距離がこの順で小さくなるように、第１領域２１Ａに対して第２領域２１Ｂが、第２領域２１Ｂに対して第３領域２１Ｃが、第３領域２１Ｃに対して第４領域２１Ｄが、平坦電極２２に向けてそれぞれ突出した形状を有している。各領域の間は、連続部分によって連続されており、異形電極２１は全体として一つの電極により構成されている。

フィルタ電極２１，２２の離間距離は、第１領域２１Ａと平坦電極２２との間を第１ギャップｇ１、第２領域２１Ｂと平坦電極２２との間を第２ギャップｇ２、第３領域２１Ｃと平坦電極２２との間を第３ギャップｇ３、第４領域２１Ｄと平坦電極２２との間を第４ギャップｇ４とすると、これらの間には以下に示す関係がある。
ｇ１＞ｇ２＞ｇ３＞ｇ４
またこのようなフィルタ電極２１，２２の間にフィルタ電圧Ｖｆを印加したとき、第１領域２１Ａと平坦電極２２との間に生じる電界を第１電界Ｅ１、第２領域２１Ｂと平坦電極２２との間に生じる電界を第２電界Ｅ２、第３領域２１Ｃと平坦電極２２との間に生じる電界を第３電界Ｅ３、第４領域２１Ｄと平坦電極２２との間に生じる電界を第４電界Ｅ４とすると、これらの間には以下に示す関係がある。
Ｅ１＝Ｖｆ／ｇ１
Ｅ２＝Ｖｆ／ｇ２
Ｅ３＝Ｖｆ／ｇ３
Ｅ４＝Ｖｆ／ｇ４
Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３＜Ｅ４

すなわち、異形電極２１にｎ個（ｎは２以上の自然数、典型的には、ｎ＝２～５０，例えばｎ＝４～５）の領域が設けられ、各領域と平坦電極２２との間の寸法がｇｎであるとき、当該領域において異形電極２１と平坦電極２２との間にフィルタ電圧Ｖｆを印加して形成される電界Ｅｎの大きさは、Ｖｆ／ｇｎで表すことができる。したがって、各領域について形成される電界Ｅｎの大きさはそれぞれ異なったものとなる。なお、フィルタ電圧Ｖｆは、分散電圧（Dispersion Voltage：ＤＶ、非対称高周波電圧ともいう。）と、補償電圧（Compensation Voltage：ＣＶ）との和である。本実施形態において異形電極２１と平坦電極２２とはそれぞれ、後述する制御装置４０の第１電位調整部４１および第２電位調整部４２に接続され、第１電位調整部４１および第２電位調整部４２によって分散電圧ＤＶおよび補償電圧ＣＶが印加されるようになっている。

フィルタ電極２１，２２の離間距離（例えば、ｇ１）は、厳密には制限されない。離間距離は、狭くすることでイオン分離空間に形成される電界（例えば、Ｅ１）の強度を効果的に高めることができるために好ましい。ここで、フィルタ電極２１，２２間における試料イオンの流れが、フィルタ電極２１，２２の表面に沿った層流を形成すると、試料イオンを効率的に輸送できるために好ましい。しかしながら、離間距離が狭すぎると、異形電極２１と平坦電極２２との間で放電や試料イオンの流れに乱流が生じやすくなるという背反がある。したがって、離間距離（例えば、ｇ１～ｇ４）は、それぞれ独立して、例えば３０μｍ以上（典型的には、５０μｍ以上）程度であって、一例として１ｍｍ以下、例えば５００μｍ以下（典型的には、３００μｍ以下）程度とすることができる。

異形電極２１の各領域２１Ａ～２１Ｄの離間距離ｇ１～ｇ４は、これに限定されるものではないが、離間距離が近い２つの領域について、当該領域２１Ａ～２１Ｄと平坦電極２２との間に形成される電界Ｅ１～Ｅ４の差（すなわち、電界ギャップΔＥ）がなるべく等しくなるように設定するとよい。一例として、離間距離が近い第１領域２１Ａと第２領域２１Ｂの組み合わせにおける電界の差がΔＥ_１２（＝Ｅ２－Ｅ１）であるとき、他の離間距離が近い２つの領域の組み合わせである第２領域２１Ｂと第３領域２１Ｃ、および、第３領域２１Ｃと第４領域２１Ｄについても、電界の差がΔＥ_２３（＝Ｅ３－Ｅ２），ΔＥ_３４（＝Ｅ４－Ｅ３）がΔＥ_１２と概ね等しくなるように、各領域の離間距離ｇ１～ｇ４が設定されるとよい。本実施形態において、隣り合う２つの領域間の寸法（ギャップΔＧ）は、離間距離ｇやフィルタ電圧Ｖｆ等に因るため一概には言えないものの、例えば０．１μｍ以上（典型的には、０．５μｍ以上、１μｍ以上）程度であって、例えば１００μｍ以下（典型的には、５０μｍ以下、１０μｍ以下）程度とすることが例示される。

フィルタ電極２１，２２を構成する材料は特に制限されない。フィルタ電極２１，２２を構成する材料は、両電極間に後述する電界を発生させることができる各種の導電性材料であればよく、金属材料、無機導電性材料、および有機導電性材料のいずれであってもよい。分析対象である試料およびそのイオンが金属腐食性を示すことが考えられる場合は、フィルタ電極２１，２２の表面を構成する導電性材料として、無機導電性材料および有機導電性材料のいずれかを採用するとよい。フィルタ電極２１，２２を構成する金属材料としては特に制限はなく、例えばＡｒＦエキシマレーザを用いたリソグラフィ技術によってフィルタ電極２１，２２を作製する場合、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、Ｃｒ（クロム）、モリブデン（Ｍｏ）、Ｔａ（タンタル）、およびタングステン（Ｗ）等の高導電性金属の中から選択されるいずれか１種類の金属やその金属の合金、いずれか２種以上を含む合金等によって構成するとよい。これらの金属材料は、例えば上層側から順に、Ｗ／Ｔａ，Ｔｉ／Ａｌ，Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ，またはＣｕ／Ｔｉ等の積層構造として、下地（典型的には、基板２３，２４）に対する密着性等の物性を高めるようにしてもよい。無機導電性材料としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium-Zinc-Oxide）、ＩＧＺＯ（Indium-Gallium-Zinc-Oxide）、ＺｎＯ等が挙げられる。有機導電性材料としては、ポリアセチレン、ポリチオフェン類等が挙げられる。フィルタ電極２１，２２は、金属材料、無機導電性材料、および有機導電性材料のいずれか２種以上を積層して構成してもよい。

第１基板２３は、異形電極２１を支持する要素である。本例において第１基板２３は、図１に示すように、異形電極２１と、後述する偏向電極２６とを、流れ方向について互いに離間した位置に備えている。また、第２基板２４は、平坦電極２２を支持する要素である。本例において第２基板２４は、平坦電極２２と、偏向電極２６とを、流れ方向について互いに離間した位置に備えている。第１基板２３と第２基板２４とは、これらの電極が備えられた支持面が互いに対向するように配置される。。以下、第１基板２３と第２基板２４とを区別する必要がないときには、これらを基板２３，２４のように総称する。基板２３，２４の形状は、異形電極２１と平坦電極２２、検出電極２７と偏向電極２６を、所定の姿勢で略平行に支持することができるものであればその形状は特に制限されない。本実施形態の第２基板２４は、流れ方向について長い矩形をなす平板状をなしている。一方の本実施形態の第１基板２３は、概ね第２基板２４と同様に、流れ方向について長い矩形をなす平板状をなしているものの、異形電極２１の各領域２１Ａ～２１Ｄを裏側から安定して支持できるように、支持面に段差が設けられている。

第１基板２３は、詳細には、流れ方向に沿って長手状に設けられる複数の部分：第１部分２３Ａ、第２部分２３Ｂ、第３部分２３Ｃ、および第４部分２３Ｄ；を含んでいる。これら第１部分２３Ａ、第２部分２３Ｂ、第３部分２３Ｃ、および第４部分２３Ｄは、平面視（電界方向に沿って視たとき）において、交差方向について互いに隣接するように並んで配置されている。本実施形態においてこれらの４つの領域は、平面視で、第１部分２３Ａ、第２部分２３Ｂ、第３部分２３Ｃ、および第４部分２３Ｄの順に並んでいる。これらの４つの部分は、第２基板２４との離間距離がこの順で小さくなるように、第１部分２３Ａに対して第２部分２３Ｂが、第２部分２３Ｂに対して第３部分２３Ｃが、第３部分２３Ｃに対して第４部分２３Ｄが、第２基板２４に向けてそれぞれ突出した階段状をなしている。本実施形態において、第１基板２３の対向面と反対側の裏面は、平坦となっている。各部分２３Ａ～２３Ｄは一体的に連なって第１基板２３を構成している。そして、第１部分２３Ａ、第２部分２３Ｂ、第３部分２３Ｃ、および第４部分２３Ｄはそれぞれ、異形電極２１の第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂ、第３領域２１Ｃ、および第４領域２１Ｄを支持している。また、第２基板２４は、異形電極２１と対向するように平坦電極２２を支持している。

本例の基板２３，２４は、電気絶縁性を有する各種の絶縁性材料によって構成することができる。絶縁性材料としては、室温（例えば２５℃）における体積抵抗率が１０^７Ωｃｍ以上（例えば、１０¹⁰Ωｃｍ以上、１０¹²Ωｃｍ以上、さらには１０¹⁵Ωｃｍ以上）の材料が挙げられ、例えば、上記体積抵抗率を有する有機材料または無機材料等であってよい。これに限定されるものではないが、第１基板２３をリソグラフィ技術によって作製する場合は、基板２３，２４としてガラス基板を用いるとよく、樹脂モールディング法によって形成する場合は、各種の絶縁性樹脂材料を用いるとよい。基板２３，２４の厚みに制限はないが、例えば、０．１～１ｍｍ程度（一例として、０．５ｍｍ、０．７ｍｍ等）とすることが例示される。

偏向電極２６は、検出セル２０に導入された試料イオンを検出電極２７に捕集させるように、試料イオンを検出電極２７に向けて偏向させるための要素である。本実施形態において偏向電極２６は、本技術における下流側電極の一例である。偏向電極２６は、第１偏向電極２６Ａ、第２偏向電極２６Ｂ、第３偏向電極２６Ｃ、および第４偏向電極２６Ｄを含む。第１偏向電極２６Ａ、第２偏向電極２６Ｂ、第３偏向電極２６Ｃ、および第４偏向電極２６Ｄはそれぞれ、異形電極２１の第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂ、第３領域２１Ｃ、および第４領域２１Ｄの下流側に配されて、第１基板２３の第１部分２３Ａ、第２部分２３Ｂ、第３部分２３Ｃ、および第４部分２３Ｄに支持されている。これらの各偏向電極２６Ａ～２６Ｄは、後述する制御装置４０の第３電位調整部４３に接続されている。偏向電極２６は、後述する第３電位調整部４３によって電圧が印加されることによって、偏向電極２６と検出電極２７との間に試料イオンを検出電極２７に偏向させる電界を形成することができるようになっている。偏向電極２６と検出電極２７との間は、イオン分離空間を通過した試料イオンを検出するための検出空間である。

検出電極２７は、検出セル２０に導入された試料イオンが接触することでその電荷を受け取る要素である。本実施形態において検出電極２７は、対向電極の一例である。検出電極２７は、平坦電極２２の下流側に配置される。検出電極２７は、第１検出電極２７Ａ、第２検出電極２７Ｂ、第３検出電極２７Ｃ、および第４検出電極２７Ｄを含む。第１検出電極２７Ａ、第２検出電極２７Ｂ、第３検出電極２７Ｃ、および第４検出電極２７Ｄはそれぞれ、第１偏向電極２６Ａ、第２偏向電極２６Ｂ、第３偏向電極２６Ｃ、および第４偏向電極２６Ｄに対向するように、第２基板２４の対向面の下流側に支持されている。各検出電極２７Ａ～２７Ｄは、各偏向電極２６Ａ～２６Ｄと対向する側の表面が、試料イオンを受ける捕集面となっている。また、各検出電極２７Ａ～２７Ｄは、制御装置４０の計測部４４と接続されている。このような構成によって、検出電極２７は、捕集面において受け取った試料イオンの量を制御装置４０にて把握することができるようになっている。

ここで、異形電極２１の第１領域２１Ａと平坦電極２２との間のフィルタ空間を通過した試料イオンは、第１偏向電極２６Ａと第１検出電極２７Ａとの間の検出空間に導入されて、第１検出電極２７Ａに捕捉される。同様に、第２～４領域２１Ｂ～２１Ｄと平坦電極２２との間のフィルタ空間を通過した試料イオンはそれぞれ、第２～４偏向電極２６Ｂ～２６Ｄと第２～４検出電極２７Ｂ～２７Ｄとの間の検出空間に導入されて、第２～４検出電極２７Ｂ～２７Ｄに捕捉される。上記のとおり、異形電極２１の領域２１Ａ～２１Ｄごとに平坦電極２２との間に形成される電界Ｅ１～Ｅ４の大きさが異なることから、異形電極２１のフィルタ空間を通過する試料イオンは、各領域ごとに異なる。その結果、第１～４検出電極２７Ａ～２７Ｄによって検出される情報は、互いに異なる試料イオンについての情報となる。

検出電極２７および偏向電極２６の形状は特に制限されない。検出電極２７および偏向電極２６の厚みはそれぞれ、例えば１μｍ以下程度であってよく、典型的には６００ｎｍ以下、例えば５００ｎｍ以下、４００ｎｍ以下、２００ｎｍ以下などであってよい。また、検出電極２７および偏向電極２６の厚みは、それぞれ独立して、１０ｎｍ以上程度であってよく、典型的には５０ｎｍ以上、例えば１００ｎｍ以上であってよい。検出電極２７および偏向電極２６を構成する材料およびその構造については、上記のフィルタ電極２１，２２と同様であってよい。

なお、フィルタ電極２１，２２の離間距離を安定して保つために、基板２３，２４間に、スペーサ２８（図１２等参照）を配置することができる。スペーサ２８は、フィルタ電極２１，２２の離間距離を適切に保つことができれば、その形状および構成等は特に制限されない。また、スペーサ２８は、異形電極２１および平坦電極２２の少なくとも一方の上に配置されていてもよい。スペーサ２８を異形電極２１および／または平坦電極２２上に配置する場合には、スペーサ２８は電気絶縁性を有する材料により構成するとよい。これに限定されるものではないが、スペーサ２８は、所定の粒径（例えば、第１ギャップｇ１であり、約３０μｍ以上５００μｍ以下程度、典型的には約５０μｍ以上３００μｍ以下程度）を有するスペーサ粒子（例えば、スチレンビーズ、ガラスビース等）と、スペーサ粒子を基板２３，２４（またはフィルタ電極２１，２２）に固定するためのバインダと、を含むとよい。バインダは、各種のバインダ樹脂、エラストマー材料等であってよい。スペーサ２８は、スペーサ粒子の間隙を埋めるマトリックス樹脂材料を含んでいてもよい。スペーサ２８は、流れ方向に沿って連続的または断続的に設けることで、試料イオンを含むキャリアガスの流路を形成することができるために好適である。本実施形態においてスペーサ２８は、フィルタ電極２１，２２、検出電極２７、および偏向電極２６の両端において、流れ方向に沿うように連続して延びる、２本のライン状に形成されている。これにより、イオン分離空間は、二条のスペーサ２８とフィルタ電極２１，２２とによって四方が取り囲まれ、流路が形成されている。また、検出空間は、二条のスペーサ２８と検出電極２７および偏向電極２６とによって四方が取り囲まれ、流路が形成されている。また、イオン分離空間と検出空間との間についても、二条のスペーサ２８と基板２３，２４とによって四方が取り囲まれ、流路が形成されている。

制御装置４０は、分析装置１の駆動を制御する要素である。制御装置４０は、図４に示すように、各種情報等を送受信するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）と、制御プログラムの命令を実行する中央演算処理装置（central processing unit：ＣＰＵ）と、各種の情報を記憶する記憶部Ｍと、計時機能を有するタイマＴ等と、を有するマイクロコンピュータによって構成されている。記憶部Ｍは、ＣＰＵが実行するプログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）と、プログラムを展開するワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ（random access memory）とを備えている。これに限定されるものではないが、ＲＯＭには、例えば、後述する第１電位調整部４１～第３電位調整部４３のそれぞれを駆動させるために用いられるコンピュータプログラム、データベース、データテーブルや、計測部４４によって検出された試料イオンの量に基づく各種解析処理を行うためのコンピュータプログラム、データベース、テーブル等が格納されていてもよい。また記憶部Ｍには、例えば、分析対象のＩＤ情報、検出された試料イオンの量に関する情報、各種解析処理に用いられる情報、解析結果等に関する情報等を格納することができる。

制御装置４０は、第１電位調整部４１と、第２電位調整部４２と、第３電位調整部４３と、計測部４４と、イオン化源制御部４５と、流量調整部４６と、を備えている。これらの各部は独立して、ハードウェアによって構成されていてもよいし、ＣＰＵがプログラムを実行することにより機能的に実現されていてもよい。

本実施形態の制御装置４０は、検出セル２０と接続されている。より具体的には、制御装置４０の第１電位調整部４１、第２電位調整部４２、第３電位調整部４３、および計測部４４は、異形電極２１、平坦電極２２、偏向電極２６、および検出電極２７に接続されており、これらの動作を制御したり、これらの電位状態を検知したりすることができるように構成されている。また、本実施形態の制御装置４０は付加的に、イオン化源１０、ポンプ３０に接続されるとともに、分析装置１に電力を供給するための外部電源（図示せず）と接続できるようになっている。

第１電位調整部４１は、少なくとも一対のフィルタ電極２１，２２の間に分散電圧を印加するとともに、この分散電圧を制御する要素である。フィルタ電極２１，２２の間に分散電圧が印加されると、フィルタ電極２１，２２間に電界が形成される。本実施形態において、第１電位調整部４１は、平坦電極２２に対して分散電圧を印加するようになっている。分散電圧は、正と負の両方の極性を示す双極性パルス電圧である。正と負の両方の極性における電位は、典型的には、非対称に切り替えられる。電圧波形は、高電界を形成する高電圧レベルＶ_Ｈである期間Ｔ_Ｈと、低電界を形成する低電圧レベルＶ_Ｌである期間Ｔ_Ｌと、を交互に含む非対称パルス波形となっている。この電圧波形において、電圧の時間平均はゼロとなるように設定されている。ここで、イオンの移動度は、低電界中では電界強度によらず一定であるが、高電界中では電界強度に依存してその値が変化する。そこで第１電位調整部４１は、典型的にはパルス電圧発生装置等の可変電圧発生器に接続されており、例えば、矩形波状の分散電圧を印加できるようになっている。ただし、分散電圧の波形はこれに限定されず、正弦波や、矩形波と複合派の中間形状等であってよい。

フィルタ電極２１，２２の間のイオン分離空間には、後述する流量調整部４６によるポンプ３０の駆動によって、試料イオンを含むキャリアガス（典型的には中性）の流れが一定の流速で形成されている。ここで、第１電位調整部４１によって高電圧レベルＶ_Ｈの電圧が印加されることで、イオン分離空間に高電界が形成される。また、第１電位調整部４１によって低電圧レベルＶ_Ｌの電圧が印加されることで、イオン分離空間に低電界が形成される。高電界と低電界とでは、極性が異なっている。このような非対称な電界が交互に発生する環境に試料イオンが送られると、試料イオンは、異形電極２１および平坦電極２２に交互に引き寄せられながらジグザグに進行する。このとき、異形電極２１または平坦電極２２に大きく偏向された試料イオンは、異形電極２１または平坦電極２２に衝突し、フィルタ電極２１，２２を通過できない。異形電極２１と平坦電極２２との間でバランスした試料イオンのみが、フィルタ電極２１，２２を通過して、下流側の検出電極２７に送られる。

第２電位調整部４２は、フィルタ電極２１，２２の間に補償電圧を印加するとともに、この補償電圧を制御する要素である。上記のとおり、試料イオンは、異形電極２１と平坦電極２２との間に形成されたドリフト電界の中でバランスしたもののみが、フィルタ電極２１，２２間を通過する。第２電位調整部４２は、フィルタ電極２１，２２の間に、分散電圧ＤＶに重畳させて補償電圧を印加することで、フィルタ電極２１，２２を通過するイオン種を変化させる。補償電圧は、直流電圧であり、フィルタ電極２１，２２間に概ね均一に印加される。また補償電圧は、例えば、所定の分散電圧ＤＶごとに、一定の変化率および周期Ｔ_ＣＶで大きさを変化させる（換言すれば、周期Ｔ_ＣＶで下限電圧Ｖ_CVLから上限電圧Ｖ_CVHの間を変化させる）。これにより、移動度の異なるイオン種を順に検出空間に送ることができる。

第３電位調整部４３は、検出電極２７と偏向電極２６との間に所定の電位差を付与する要素である。これにより、イオン分離空間を通過して検出空間に侵入した試料イオンを、検出電極２７に向けて偏向させることができる。本実施形態における第３電位調整部４３は、偏向電極２６に接続されており、偏向電極２６に対して電位を付与するようになっている。第２電位調整部４２は、検出セル２０に導入された試料イオンがプラスイオンであれば、検出電極２７に対して偏向電極２６が高電位となるように、検出セル２０に導入された試料イオンがマイナスイオンであれば、検出電極２７に対して偏向電極２６が低電位となるように、偏向電極２６の電位を調整する。

計測部４４は、検出電極２７に到達した試料イオンの数量を検出する要素である。試料イオンは、検出電極２７に触れると、その電荷を検出電極２７に付与して電荷を消失する。検出電極２７は、到達した試料イオンの有する電荷とその数に応じて電荷を受け取る。計測部４４は、検出電極２７に接続されており、検出電極２７に到達した試料イオンから受け取った電荷に関する情報を電気信号として取得する。計測部４４は、当該試料イオンの数量を計測するだけでなく、例えば第１電位調整部４１と協働して、試料イオンを定性および定量することができるように構成されていてもよい。計測部４４によって計測された試料イオンの数量等に関する情報は、例えば、記憶部Ｍに記憶される。

このようにして、分散電圧と補償電圧と検出電極２７からの電気信号との関係から、図５に示すようなＦＡＩＭＳスペクトルを得ることができる。なお、ＦＡＩＭＳ分析において分解能を高めるには、分散電圧と補償電圧のステップ数（条件数）を増やせばよい。従来の並行平板の検出セルを用いて図５に示すようなＦＡＩＭＳスペクトル（部分）を得るためには、例えば図６（ａ）に概念的に示すように、第１電位調整部４１によって分散電圧ＤＶを８条件、第２電位調整部４２によって補償電圧ＣＶを１２条件、計９６条件に変動させる必要がある。ＦＡＩＭＳ分析に要する時間は、凡そ以下の数式（数１）に基づいて把握することができる。このように、分析条件数が多いことは、通常、その分だけ測定時間が増大することにつながる。ここで、本技術の検出セル２０を用い、第２電位調整部４２が異形電極２１に所定の補償電圧ＣＶ１を印加すると、例えば図６（ｂ）に概念的に示すように、フィルタ電極２１，２２間には４とおりの補償電圧ＣＶ１－１～ＣＶ１－４を印加したのと同様の電界が形成される。換言すると、フィルタ電極２１，２２に所定のフィルタ電圧Ｖｆを印加すると、異なるｎ通りのフィルタ電圧Ｖｆ（本実施形態では、５通りの補償電圧）を印加したのと同様のフィルタ空間が形成される。このことにより、本技術によると、フィルタ電圧Ｖｆ（本実施形態では補償電圧ＣＶ）の印加条件を簡略化しつつ、分解能の高いＦＡＩＭＳ分析を行うことができる。なお、以下の数式において、ｔ_ｓｃａｎは測定時間、ｎ_ＤＶは分散電圧のステップ数（通常１０～１００）、ｔ_ＤＶは分散電圧の設定時間（通常１０～５００ｍｓ）、ｎ_ＣＶは補償電圧のステップ数（通常１００～１０００）、ｔ_ＣＶは補償電圧の設定時間（通常０．１～２ｍｓ）、ｔ_{ｓａｍｐｌｅ}はＡＤ変換に掛かる時間（通常０．１～５ｍｓ）、ｔ_ｓｐｔは信号処理に掛かる時間（通常１～５ｍｓ）であり、「Anttalainen et al (2019) Possible strategy to use differential mobility spectrometry in real time applications, Int. J. Ion Mobil. Spec.」に参照される。

イオン化源制御部４５は、イオン化源１０に接続されており、イオン化源１０の動作を制御できるように構成されている。イオン化源制御部４５は、例えば、イオン化源１０において針電極に印加する電圧の極性をプラスとマイナスとで切り替えることで、発生させる試料イオンの極性を、プラスイオンとマイナスイオンとに切り替えることができるようになっている。これに限定されるものではないＡｇ、イオン化源制御部４５が、マイナスの試料イオンを発生させたときは、第１電位調整部４１，第２電位調整部４２，第３電位調整部４３は、マイナスの試料イオンがフィルタ電極２１，２２を通過して検出電極２７に到達できるように、フィルタ電極２１，２２および偏向電極２６に印加する電圧を調整する。また、イオン化源制御部４５が、プラスの試料イオンを発生させたときは、第１電位調整部４１，第２電位調整部４２，第３電位調整部４３は、プラスの試料イオンがフィルタ電極２１，２２を通過できるように、を通過して検出電極２７に到達できるように、フィルタ電極２１，２２および偏向電極２６に印加する電圧を調整する。

流量調整部４６は、ポンプ３０に接続されており、ポンプ３０の動作を制御できるように構成されている。流量調整部４６は、例えば、ポンプ３０の駆動と停止のタイミングや、ポンプ３０に備えられたファンの回転速度を制御することで、検出セル２０内の気体の流速等を調整できるようになっている。

以上の検出セル２０の製造方法について以下に説明する。本技術に係る検出セル２０は、大まかには、次の手順で進めることができる。以下において、参考のため参照する図面では、一つの第１基板２３に異形電極２１を形成する場合について示している。しかしながら、かかる図および説明を参考にして、複数の第１基板２３がアレイ状に繋がったマザー基板に異形電極２１を形成してもよい。また、工程２は、第２基板２４への平坦電極２２の形成に適用してもよい。
工程１：第１基板２３の準備
工程２：第１基板２３への異形電極２１の形成
工程３：検出セル２０の組立て

上記のとおりフィルタ電極２１，２２や、偏向電極２６、および検出電極２７は、薄膜状をなし得る。したがって、これらの電極は、工程２において、薄膜形成技術とリソグラフィ技術等とによって、第１基板２３および第２基板２４の支持面に直接製膜することで、好適に作製することができる。また、第１基板２３は支持面に複雑な形状の段差を有することから、電極の形成に先立つ工程１において、第１基板２３を用意するとよい。第１基板２３の作製方法は限定されない。まずは、以下に３通りの電極付き基板の作製方法（工程１および工程２）について説明する。

＜１．フォトフォトリソグラフィ法＞
（工程１－１）
まず図８Ａに示すように、工程（１ａ）では、ガラス基板からなる平坦な第１基板２３Ｘを用意する。次いで、工程（１ｂ）では、平坦な第１基板２３Ｘの支持面のうち、最も突出する第４部分２３Ｄに対応する部分と、二つ隣の第２部分２３Ｂに対応する部分に、レジストＭ１をパターニングする。また、後工程で裏面がエッチングされないよう、裏面の全面にもレジストＭ２を塗布する。工程（１ｃ）では、平坦な第１基板２３Ｘのうち、レジストＭ１，Ｍ２で覆われていない部分を、ギャップΔＧの分だけエッチング（例えば、ガラス用のウェットエッチング）する（第１エッチング）。工程（１ｄ）では、第１エッチング後の第１基板２３ＸからレジストＭ１，Ｍ２を除去し、リンスする。次いで、図８Ｂに示すように、工程（１ｅ）では、第１エッチング後の第１基板２３Ｘの支持面のうち、最も突出する第４部分２３Ｄとその隣の第３部分２３Ｃとに対応する部分に、レジストＭ３をパターニングする。工程１ｂと同様に、裏面の全面にもレジストＭ４を塗布する。工程（１ｆ）では、第１エッチング後の第１基板２３Ｘのうち、レジストで覆われていない部分を、２ギャップ分（２×ΔＧ）だけエッチングする（第２エッチング）。工程（１ｇ）では、第２エッチング後の第１基板２３Ｘからレジストを除去、リンスする。これにより、第１部分２３Ａ、第２部分２３Ｂ、第３部分２３Ｃ、および第４部分２３Ｄを含む第１基板２３を用意することができる。

（工程２－１）
次に、第１基板２３の支持面上に、異形電極２１、および偏向電極２６を作製する。すなわち、工程（２ａ）において、第１基板２３の支持面の全面に、電極層２１Ｘを全面に製膜する。電極層２１Ｘは、上記のフィルタ電極２１，２２を構成する材料を用いて形成することができる。電極層２１Ｘを例えばＭｏにより構成する場合、スパッタ法やメッキ法等によりＭｏ層を１００～６００ｎｍの厚みで堆積させるとよい。Ｍｏの他に、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｗ、Ｔａ、ＭｏＷ等の金属材料や、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ等の導電性酸化物により形成してもよい。さらに電極層２２Ｘは、密着性を向上させるために、上層側からＷ／Ｔａ、Ｔｉ／Ａｌ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ、Ｃｕ／Ｔｉ等の金属層の組み合わせからなる積層構造としてもよい。

このとき、図１１Ａに示すように、異形電極２１および偏向電極２６と制御装置４０等とを電気的に接続するために、第１基板２３の端部にまで延びる配線部２１Ｙ，２６Ｙ等を同時に形成するとよい。なお、フィールド電圧を印加するための外部接続端子を一方の基板２３，２４（例えば、第２基板２４）に集約することも考えられる。この場合、例えば、図１１Ｂに示すように、当該第２基板２４は、他方の第１基板２３よりも大きいものとし、当該第２基板２４に他方の第１基板２３の配線部２１Ｙとの接続端子２９を形成して第２基板２４の端部にまで引き出すとよい。

次いで、図８Ｃに示すように、工程（２ｂ）では、異形電極２１，偏向電極２６に対応する部分に、レジストＭ５をパターニングする。工程（２ｃ）では、第１基板２３上の電極層２１Ｘのうち、レジストで覆われていない部分をエッチング（例えば、金属用のウェットエッチング）する（第３エッチング）。工程（２ｄ）では、第３エッチング後の第１基板２３からレジストを除去、リンスする。これにより、第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂ、第３領域２１Ｃ、および第４領域２１Ｄを含む異形電極２１を備えた第１基板２３を用意することができる。

＜２．永久レジスト膜法＞
（工程１－２）
永久レジスト膜法では、概して、土台部分２３Ｌと、段状部分２３Ｕと、からなる第１基板２３を作製する。まず図９Ａに示すように、工程（３ａ）では、ガラス基板からなる平坦な土台部分２３Ｌを用意する。次いで、工程（３ｂ）では、土台部分２３Ｌの支持面の全面に、感光性のある永久レジストを所定の膜厚で塗布して、永久膜２３ＵＸを形成する。ここで膜厚は、ΔＧ×（ｎ－１）である（ただし、ｎは領域の数であり、２以上の自然数。ここではｎ＝４である。）。永久レジストとしては、感光性および耐久性を有するエポキシ樹脂等の合成樹脂（いわゆる、永久フォトレジスト材料であってよい）を用いることができる。工程（３ｃ）では、グレートーンマスクを用い、永久膜２３ＵＸを露光して現像する。グレートーンマスクは、３次元マスクなどとも呼ばれ、露光機の解像度以下のスリットを備え、このスリット部が光の一部を遮ることを利用して、スリットの密度によって所定の密度での露光を実現する。グレートーンマスクは、光透過量が３段階（ｎ－１段階）となるように構成されている。例えば、最も突出する第４部分２３Ｄに対応する部分の露光度はゼロ（０％）で、第３部分２３Ｃに対応する部分の露光度が１／３、第２部分２３Ｂに対応する部分の露光度が２／３、第１部分２３Ａに対応する部分の露光度が１（１００％）となるように光透過量が制御されている。これにより、工程（３ｄ）では、第２部分２３Ｂ、第３部分２３Ｃ、および第４部分２３Ｄを構成する段状部分２３Ｕが、第１部分２３Ａを構成する土台部分２３Ｌの上に一体的に形成される。永久レジスト材料は、化学的安定性に劣る可能性があるため、図９Ｂに示すように、付加的に工程（３ｅ）では、段状部分２３Ｕおよび土台部分２３Ｌの支持面にパッシベーション膜Ｐを形成する。パッシベーション膜Ｐは、例えば、窒化ケイ素（例えば、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＮと表すこともある）、シリコン酸窒化物（例えば、ＳｉＯＮと表すこともある）等の絶縁性材料によって形成することができる。これにより、第１部分２３Ａ、第２部分２３Ｂ、第３部分２３Ｃ、および第４部分２３Ｄを含む第１基板２３を得ることができる。

（工程２－２）
次に、第１基板２３の支持面上に、異形電極２１，偏向電極２６を作製する。図９Ｂから図９Ｃに示すように、電極層２１Ｘの形成工程（４ａ）、レジストＭ６のパターニング工程（４ｂ）、電極層２１Ｘのエッチング工程（４ｃ）、レジストＭ６の除去およびリンス工程（４ｄ）については、工程２－１と共通であるため、重ねての説明は省略する。

＜３．樹脂モールディング法＞
（工程１－３）
基板２３，２４は、合成樹脂材料によって構成することもできる。この場合、基板２３，２４は、以下の樹脂モールディング法によって好適に作製することができる。すなわち、まず図１０Ａの工程（５ａ）に示すように、第１基板２３に対応するキャビティを有する成形型ＵＭ，ＬＭを用意し、この成形型ＵＭ，ＬＭのキャビティに溶融状態の合成樹脂材料を注入する。成形型ＵＭ，ＬＭの内部で合成樹脂が硬化したのち、工程（１ｂ）に示すように、型内で硬化することで形成された第１基板２３を離型する。これにより、第１部分２３Ａ、第２部分２３Ｂ、第３部分２３Ｃ、および第４部分２３Ｄを含む第１基板２３を得ることができる。

（工程２－３）
次に、第１基板２３の支持面上に、異形電極２１，偏向電極２６を作製する。電極層２１Ｘの形成工程（６ａ）、レジストＭ７のパターニング工程（６ｂ）、電極層２１Ｘのエッチング工程（６ｃ）、レジストＭ７の除去およびリンス工程（６ｄ）については、工程２－１と共通であるため、重ねての説明は省略する。

（工程３）
工程３では、それぞれの電極を形成した第１基板２３と第２基板２４とを貼り合わせる。基板２３，２４の貼り合わせに際しては、異形電極２１と平坦電極２２とが、また、偏向電極２６と検出電極２７とが対向するように、第１基板２３の裏表を変えて重ねる。また、第１基板２３上に、第１基板２３と第２基板２４とが所定のフィルタギャップを維持できるように、スペーサ用材料２８Ｘを供給する。本実施形態では、例えば図１１Ｃに示すように、流れ方向に沿って、異形電極２１および検出電極２７を挟むように、ディスペンサ等の供給手段によってスペーサ用材料２８Ｘを二条に供給している。しかしながら、スペーサ用材料２８Ｘは、異形電極２１および検出電極２７の両端部に重なるように供給してもよい。本実施形態のスペーサ用材料２８Ｘは、所定の粒径スペーサ粒子を含むペースト状の絶縁性シール材料（例えば、乾燥硬化性の樹脂組成物）である。そしてスペーサ用材料２８Ｘが硬化しないうちに、図１１Ｄに示すように、第１基板２３の上に第２基板２４を載せて両者を固着する。このとき、配線部２１Ｙの端部は、基板２３，２４の間で接続端子２９と接続される。また、配線部２２Ｙの端部と、接続端子２９とは、平面視で第１基板２３から露出させるとよい。検出電極２７および偏向電極２６がそれぞれ対向するように、電極を形成する位置を調整するとよい。なお、第１基板２３の配線部２１Ｙと第２基板２４との間、および、第２基板２４の配線部２２Ｙと第１基板２３との間を確実に接続するために、これらの接続部分に導電性ペースト２９Ａ（例えば銀ペースト、図示せず）を介在させてもよい。

必須の工程ではないが、第１基板２３と第２基板２４とを貼り合わせた後に、必要に応じて、第１基板２３と第２基板２４とを加圧したり、アニール処理を施すなどして、各要素の密着性を高めるようにしてもよい。これにより、検出セル２０を得ることができる。

＜実施形態１の構成と効果＞
上記の検出セル２０において、異形電極２１（一対のフィルタ電極の一方）は、流れ方向に沿って設けられる第１領域２１Ａと、第１領域２１Ａに対して流れ方向に交わる交差方向について第１領域２１Ａに並んで配置され、平坦電極２２（他方の電極）との離間距離が小さくなるように突出されている第２領域２１Ｂと、を含んでいる。このような構成によると、フィルタ電極２１，２２の離間距離は、第１ギャップｇ１と、第１のギャップよりも小さい第２ギャップｇ２とのように、領域によって異なるものとなる。このようなフィルタ電極２１，２２に電圧を印加すると、これらの電極間には、第１領域２１Ａに対応して形成される第１の電界Ｅ１よりも、第２領域２１Ｂに対応して形成される第２の電界Ｅ２の方が大きなものとなる。つまり、フィルタ電極２１，２２間に任意の一つのフィルタ電圧Ｖｆを印加しながら、電極間に発生される電界の大きさを複数通りに変化させることができる。このようなフィルタ電極２１，２２を備える検出セル２０をＦＡＩＭＳ分析に利用することで、フィルタ電極２１，２２に印加する電圧の走査領域を、例えば１／２に、延いては、領域の数の逆数倍に、低減させることができる。

上記の検出セル２０は、互いに離間しつつ対向して配置される第１基板２３および第２基板２４を備えている。第１基板２３は、流れ方向に沿って設けられ、異形電極２１の第１領域２１Ａおよび第１偏向電極２６Ａ（第１下流側電極）を支持する第１部分２３Ａと、第１部分に対して前記交差方向において隣り合い、前記第１部分に対して前記第２基材との離間距離が小さくなるように突出し、異形電極２１の第２領域２１Ｂおよび第２偏向電極２６Ｂを支持する第２部分２３Ｂと、を備えている。このような構成の基板２３，２４によると、検出セル２０においてフィルタ電極２１，２２を安定して支持することができる。また、異形電極２１の作製に関し、第１基板２３上に電極を膜ないしは層状にボトムアップ形成することで、複雑な形状を有する異形電極２１を正確かつ簡便に作製することができる点においても好ましい。

上記の検出セル２０は、フィルタ電極２１，２２のそれぞれに電力を供給するための配線部２１Ｙ，２２Ｙ（一対の主配線の一例）を備え、これらの配線部２１Ｙ，２２Ｙは、フィルタ電極２１，２２の交差方向の端部においてそれぞれに接続されている。このような構成によると、配線部２１Ｙ，２２Ｙが測定対象物の流れと交差することを避けることができる。その結果、配線部２１Ｙ，２２Ｙを流れる電極によって形成される電界が、測定対象物の流れに影響を与える事態が低減され、分析精度の低下を抑制することができる。なお、フィルタ電極２１，２２と配線部２１Ｙ，２２Ｙとを絶縁層を介した多層構造にして、フィルタ電極２１，２２と配線部２１Ｙ，２２Ｙとを厚み方向（すなわち、流れ方向および交差方向に交わる方向）について重畳させる構成を考えることもできる。この構成は、フィルタ電極２１，２２と配線部２１Ｙ，２２Ｙの重畳部分に高い電位差が生じるため、短絡することが懸念される。そのため上記構成は、このような重畳多層構造を採用しなくてもよい点において好ましい。

なお、参考のため、図７に示すように、複数のフィルタ電極２１Ｐを持つ検出セルを備えるＦＡＩＭＳ装置において、複数のフィルタ電極２１Ｐに異なる複数の分散電圧ＶＣを同時に印加することが考えられる。このようなＦＡＩＭＳ装置においては、複数の条件の分散電圧を各フィルタ電極に同時に印加しようとすると、各フィルタ電極へ配線する必要があり、配線回路が複雑となってしまう。また、ＦＡＩＭＳ装置において印加される分散電圧は高周波高電圧であり、頻繁なスイッチングにより発熱するため、回路構成が複雑であると更にコンパクト化が難しい。また、各フィルタ電極への引き回し配線は、フィルタ電極と重畳させずに配線しようとすると、他の分散電圧条件のフィルタの流路（チャネル）を横切らざるを得ず、分析精度に影響を及ぼしてしまう。したがって、このような不都合を回避できる点においても、本技術に係る検出セル２０は好適である。

上記の検出セル２０において、異形電極２１（一方のフィルタ電極）は、交差方向について第１領域２１Ａおよび第２領域２１Ｂに並んで配置され、平坦電極２２との離間距離が小さくなるように突出されている第３領域２１Ｃを含み、第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂ、および第３領域２１Ｃは、第１領域２１Ａおよび第２領域２１Ｂのそれぞれについて形成される電界の大きさの差ΔＥ₁₂と、第２領域２１Ｂおよび第３領域２１Ｃのそれぞれについて形成される電界の大きさの差ΔＥ₂₃と、が等しくなるように、平坦電極２２（他方のフィルタ電極）との離間距離が決定されている。このような構成によると、一対のフィルタ電極２１，２２間に任意の一つのフィルタ電圧Ｖｆを印加したときに電極間に発生される電界の大きさを、等差変化させることができる。これにより、ＦＡＩＭＳスペクトルの解像度を均質に高めることができる。

上記ＦＡＩＭＳ装置１は、検出セル２０と、少なくとも一対のフィルタ電極２１，２２の間に印加する分散電圧を制御する第１電位調整部４１と、を備えている。ＦＡＩＭＳ装置１は、さらに、一対のフィルタ電極２１，２２の間に印加する補償電圧を制御する第２電位調整部４２をさらに備えることができる。実施形態１においては、第１電位調整部４１は、平坦電極２２に分散電圧を印加し、第２電位調整部４２は、異形電極２１に補償電圧を印加している。このような構成によると、第２電位調整部４２による補償電圧の条件数を１／２またはそれ以下（「領域数－１」の逆数倍）に低減させることができる。これにより、分析精度は維持しながら測定に要する時間を短縮してＦＡＩＭＳ分析を実施することができる。あるいは、同じ測定時間で測定ポイントを増やしてより高精度にＦＡＩＭＳ分析を実施することができる。

上記ＦＡＩＭＳ装置１は、第１電位調整部４１および第２電位調整部４２によって実行されるように構成された１つまたは複数のプログラムを格納する記憶部Ｍを備えている。そしてこの１つまたは複数のプログラムは、以下の指示：第１電位調整部４１によって、一対のフィルタ電極２１，２２間に、第１の大きさの非対称な交流電圧を印加すること、一対のフィルタ電極２１，２２間に第１の大きさの非対称な交流電圧が印加されている間に、第２電位調整部４２によって、一対のフィルタ電極２１，２２間に、直流電圧をその大きさを変化させて印加すること、を含む。そして、第２電位調整部４２によって印加される直流電圧の大きさは、第１の大きさの非対称な交流電圧によって第１領域２１Ａについて形成される電界の大きさと、第２領域２１Ｂのそれぞれについて形成される電界の大きさとが重複しない範囲で変化される。このようなプログラムによると、例えば、第２電位調整部４２によって印加される補償電圧の大きさは、より高い電界を発生させる第２領域２１Ｂにおいて発生される電界よりも小さい範囲で変化（スキャン）させられるため、測定時間の短縮を図ることができる。また、測定時間の短縮と分析精度の向上とをより一層高いレベルで両立することができる。

上記ＦＡＩＭＳ装置１において、１つまたは複数のプログラムは、以下の指示：第１電位調整部４１によって、一対のフィルタ電極２１，２２間に、第１の大きさおよび第２の大きさの非対称な交流電圧を印加すること、一対のフィルタ電極２１，２２間に第１の大きさまたは第２の大きさの非対称な交流電圧が印加されている間に、第２電位調整部４２によって、一対のフィルタ電極２１，２２間に、直流電圧をその大きさを変化させて印加すること、を含む。そして、第２電位調整部４２によって印加される直流電圧の大きさは、第１の大きさおよび第２の大きさの非対称な交流電圧によって第１領域２１Ａについて形成される電界の大きさと、第２～４領域２１Ｂ～２１Ｄのそれぞれについて形成される電界の大きさとが重複しない範囲で変化される。換言すると、このようなプログラムによると、重複した条件での分析を避けることができる。そのため、例えば、測定時間の短縮と分析精度の向上との少なくとも一方をより一層高いレベルで実現することができる。

≪実施形態２≫
実施形態２に係るＦＡＩＭＳ装置１０１について、図１２を参照して説明する。実施形態２において、フィルタ電極２１，２２は、交差方向の両端がスペーサ２８によってシールされている。これに加え、フィルタ電極２１，２２は、隣り合う各領域２１Ａ～２１Ｄの境界近傍においてそれぞれ、流れ方向に延びるシール部材１２８によって接続されている。それ以外の構成については、実施形態１と同様であるため、同様の構成、作用および効果についての説明は省略する。

フィルタ電極２１，２２はスペーサ２８によってその離間距離が調整されているため、シール部材１２８は、フィルタ空間を区切ることができるものであればよい。換言すれば、スペーサ２８は、剛性の高いスペーサ粒子を含んでいるが、シール部材１２８は、スペーサ粒子を含まなくてもよく、例えば、弾性を有する材料によって構成されていてもよい。このようなシール部材１２８を構成する材料としては、例えば、各種の合成樹脂材料、エラストマー材料が好適例として挙げられる。シール部材１２８は、図１２に示すように、各領域２１Ａ～２１Ｄの境界のうち、離間距離がより小さい方の領域においてフィルタ電極２１，２２間に設けられていてもよい。また、シール部材１２８は、具体的には図示しないが、離間距離がより大きい方の領域においてフィルタ電極２１，２２間に設けられていてもよい。

（変形例）
実施形態２の変形例に係るＦＡＩＭＳ装置２０１について、図１３を参照して説明する。シール部材１２８Ａは、図１３に示すように、各領域２１Ａ～２１Ｄの境界において、両方の領域に跨るように設けられていている点において、実施形態２と異なる。その他の点は、上記実施形態２と同じである。この場合、流路の内表面が滑らかなものとなり、測定対象物質の流れを乱す可能性が低減されるために好ましい。また、具体的には図示しないが、各領域２１Ａ～２１Ｄの境界は、図１３のように角張った段差を形成しているのではなく、テーパが設けられていてもよい。この場合、シール部材とフィルタ電極２１，２２との密着性が高められるために好ましい。

≪実施形態３≫
実施形態３に係るＦＡＩＭＳ装置３０１について、図１４を参照して説明する。実施形態３の異形電極３２１において、第２領域３２１Ｂの交差方向の寸法は、第１領域３２１Ａの交差方向における寸法よりも長い。また、各領域３２１Ａ～３２１Ｄの交差方向の寸法Ｗ１～Ｗ４は、次の関係：Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３＜Ｗ４；を有している。それ以外の構成については、実施形態１または２と同様であるため、同様の構成、作用および効果についての説明は省略する。

このような構成によると、第１領域３２１Ａよりも、フィルタ電極３２１，２２間の距離が小さい第２領域２１Ｂの面積を増やすことができる。換言すると、第１領域３２１Ａと平坦電極２２との間に形成される電界についての流路断面積と、第２領域２１Ｂと平坦電極２２との間に形成される電界についての流路断面積と、の差を低減させることができる。例えば、各流路の断面積を等しくすることができる。これによると、角流路を通過する試料の量を均等にすることができ、例えば、測定結果の分析を簡略化することができる。このような構成は、とりわけ、一対のフィルタ電極間をシール部材１２８で区画する構成の検出セル３２０に対して適用することで、その効果がより顕著となるために好ましい。

≪実施形態４≫
実施形態４に係るＦＡＩＭＳ装置４０１について、図１５を参照して説明する。実施形態４のＦＡＩＭＳ装置１０１において、平坦電極４２２は、異形電極４２１の各領域４２１Ａ～４２１Ｄに対応する領域ごとに、分割されている。すなわち、平坦電極４２２は、第１平坦電極４２２Ａ、第２平坦電極４２２Ｂ、第３平坦電極４２２Ｃ、および第４平坦電極４２２Ｄを含む。これら第１～第４平坦電極４２２Ａ～４２２Ｄはそれぞれ、流れ方向に長い矩形状をなし、互いに離間している。また、第１電位調整部４１は、異形電極４２１に対して分散電圧を印加し、第２電位調整部４２は、第１～第４平坦電極４２２Ａ～４２２Ｄのそれぞれに対して補償電圧を印加している。それ以外の構成については、実施形態１または２と同様であるため、同様の構成、作用および効果についての説明は省略する。

上記構成において、第２電位調整部４２は、第１～第４平坦電極４２２Ａ～４２２Ｄのそれぞれに対し、異形電極４２１との離間距離ｇ１～ｇ４を考慮しながら、異形電極４２１との間に等しい補償電界が形成されるように、第１～第４平坦電極４２２Ａ～４２２Ｄのそれぞれに印加する補償電圧を調製するように構成されている。このような構成によると、第１電位調整部４１がフィルタ電極４２１、４２２間に所定の大きさの分散電圧ＶＤを印加すると、この分散電圧ＶＤによってフィルタ電極４２１、４２２間に形成される電界を変化させることができる。換言すると、第１電位調整部４１による分散電圧の条件数を１／２またはそれ以下（「領域数－１」の逆数倍）に低減させることができる。このような構成によっても、分析精度は維持しながら測定に要する時間を短縮してＦＡＩＭＳ分析を実施することができる。あるいは、同じ測定時間で測定ポイントを増やしてより高精度にＦＡＩＭＳ分析を実施することができる。

＜他の実施形態＞
ここに開示される技術は、上記記述および図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態において、異形電極２１は、流れ方向に沿って延びる４つの領域を含み、３つの段差を有していた。しかしながら異形電極２１が含む領域の数はこれに限定されず、２つ以上（例えば、２つ、３つ、５つ、それ以上）であってよい。

（２）上記実施形態において、異形電極２１が含む４つの領域：第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂ、第３領域２１Ｃ、および第４領域２１Ｄ；は、交差方向についてこの順で並んでいた。しかしながら、第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂ、第３領域２１Ｃ、および第４領域２１Ｄの並び順はこれに限定されない。例えば、平坦電極２２との離間距離が最も大きい第１領域２１Ａを中心に、残りの電極をその両脇に順に分けて配してもよい。例えば、交差方向について、第３領域２１Ｃ、第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂ、第４領域２１Ｄのように各領域が配されていてもよい。第１領域２１Ａの両脇に配する他の領域の組み合わせは限定されない。また、交差方向について、第４領域２１Ｄ、第３領域２１Ｃ、第２領域２１Ｂ、第１領域２１Ａ、第２領域２１Ｂ、第３領域２１Ｃ、第４領域２１Ｄのように、一つまたは複数の領域を２つの部分に分けて配してもよい。

（３）上記実施形態において、検出電極および偏向電極は、異形電極（一方のフィルタ電極）の下流側と、平坦電極（他方のフィルタ電極）の下流側と、のいずれであってもよい。また、上記実施形態において、偏向電極はいずれも複数の検出電極と対となって複数設けられている。しかしながら、偏向電極は上記の複数の偏向電極が連続した単一の偏向電極であってよい。いずれも複数の検出電極と対となって複数設けられている。

（４）上記実施形態では、各電極等を作製するための超微細加工技術（リソグラフィ技術）において、露光源として、ＡｒＦエキシマレーザを用いていた。露光源はこの例に限定されず、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ、紫外線、ＥＵＶ（極端紫外線）、放射光（典型的には、Ｘ線）、放射線（典型的には、電子線）、イオンビーム等の他の露光源であってよい。

（５）上記実施形態において第１基材および第２基材はいずれも板状であった。しかしながら、第１基材および第２基材は、電極の支持面が面所定の形状（段差または平坦）である限りにおいて、その他背面等の形状は特に制限されない。

（６）上記実施形態においてスペーサは、乾燥硬化するシール材料によって構成されていた。しかしながら、スペーサの構成はこの例に限定されず、例えば、所定の厚さを有する両面テープや合成樹脂部材等を用いてもよい。また、検出セル２０は、例えば、一つの検出セル２０よりも大寸法の第１基板２３と第２基板２４とにそれぞれ、アレイ状に電極層を複数形成しておき、第１基板２３と第２基板２４とを貼り合わせたのちに、一つの検出セル２０に切り分けるようにするとよい。切り分けは、ダイシングカッターを用いた接触加工により行ってもよいし、レーザを用いた非接触加工により行ってもよい。第１基板２３および第２基板２４の切り分けは、第１基板２３と第２基板２４の貼り合わせの前に行ってもよいし、貼り合わせ後に行ってもよい。

１，１０１，２０１，３０１，４０１…移動度分析装置（分析装置、ＦＡＩＭＳ装置）、１０…イオン化源、２０…検出セル、２１…異形電極（一方のフィルタ電極）、２２…平坦電極（他方のフィルタ電極）、２３…第１基板、２４…第２基板、２６…偏向電極、２７…検出電極、２８…スペーサ、２９…接続端子、３０…ポンプ、４０…制御部、４１…第１電位調整部、４２…第２電位調整部、４３…第３電位調整部、４４…計測部、４５…イオン化源制御部、４６…流量調整部

Claims (13)

1. 互いに離間しつつ対向して配置される一対のフィルタ電極を備え、
   前記一対のフィルタ電極の一方は、
   当該一対のフィルタ電極の間に導入される測定対象物の流れ方向に沿って設けられる第１領域と、
   前記第１領域に対して前記流れ方向に交わる交差方向について前記第１領域に並んで配置され、前記一対のフィルタ電極の他方との離間距離が小さくなるように突出されている第２領域と、
   を含み、
   前記第１領域および前記第２領域の前記流れ方向の下流側にはそれぞれ、第１下流側電極および第２下流側電極が前記交差方向について離間して備えられ、
   前記一対のフィルタ電極の他方の前記下流側には、前記第１下流側電極および前記第２下流側電極と対向する第１対向電極および第２対向電極が備えられている、検出セル。
2. 互いに離間しつつ対向して配置される第１基材および第２基材を備え、
   前記第１基材は、
   前記流れ方向に沿って設けられ、前記一方のフィルタ電極の前記第１領域および前記第１下流側電極を支持する第１部分と、
   前記第１部分に対して前記交差方向において隣り合い、前記第１部分に対して前記第２基材との離間距離が小さくなるように突出し、前記一方のフィルタ電極の前記第２領域および前記第２下流側電極を支持する第２部分と、
   を備え、
   前記第２基材は、前記他方のフィルタ電極と、前記第１対向電極および第２対向電極と、を備える、請求項１に記載の検出セル。
3. 前記一対のフィルタ電極は、前記交差方向の両端と、前記第１領域および前記第２領域の境界付近とにおいてそれぞれ、前記流れ方向に延びるシール部材によって接続されている、請求項１に記載の検出セル。
4. 前記一方のフィルタ電極において、前記第１領域と前記第２領域との間には、テーパが設けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載の検出セル。
5. 前記一対のフィルタ電極のそれぞれに電力を供給するための一対の主配線を備え、
   前記一対の主配線は、前記一対のフィルタ電極の前記交差方向の端部において当該一対のフィルタ電極のそれぞれに接続されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の検出セル。
6. 前記第２領域の前記交差方向における寸法は、前記第１領域の前記交差方向における寸法よりも長い、請求項１～５のいずれか１項に記載の検出セル。
7. 前記一方のフィルタ電極は、前記交差方向について前記第１領域および前記第２領域に並んで配置され、前記他方のフィルタ電極との離間距離が小さくなるように突出されている第３領域を含み、
   前記第１領域、前記第２領域、および前記第３領域は、前記第１領域および前記第２領域のそれぞれについて形成される電界の大きさの差と、前記第２領域および前記第３領域のそれぞれについて形成される電界の大きさの差と、が等しくなるように、前記他方のフィルタ電極との離間距離が決定されている、請求項１～６のいずれか１項に記載の検出セル。
8. 請求項１～７のいずれか１項に記載の検出セルと、
   少なくとも前記一対のフィルタ電極の間に印加する分散電圧を制御する第１制御部と、
   を備える、ＦＡＩＭＳ装置。
9. 前記一対のフィルタ電極の間に印加する補償電圧を制御する第２制御部をさらに備える、請求項８に記載のＦＡＩＭＳ装置。
10. 前記第１制御部および第２制御部によって実行されるように構成された１つまたは複数のプログラムを格納する記憶部を備え、
    １つまたは複数のプログラムは、以下の指示：
    前記第１制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、第１の大きさの非対称な交流電圧を印加すること、
    前記一対のフィルタ電極間に前記第１の大きさの非対称な交流電圧が印加されている間に、前記第２制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、直流電圧をその大きさを変化させて印加すること、
    を含み、
    前記第２制御部によって印加される前記直流電圧の大きさは、前記第１の大きさの非対称な交流電圧によって前記第１領域について形成される電界の大きさと、前記第２領域のそれぞれについて形成される電界の大きさとが重複しない範囲で変化される、請求項９に記載のＦＡＩＭＳ装置。
11. 前記１つまたは複数のプログラムは、以下の指示：
    前記第１制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、第１の大きさおよび第２の大きさの非対称な交流電圧を印加すること、
    前記一対のフィルタ電極間に前記第１の大きさまたは前記第２の大きさの非対称な交流電圧が印加されている間に、前記第２制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、直流電圧をその大きさを変化させて印加すること、
    を含み、
    前記第２制御部によって印加される前記直流電圧の大きさは、前記第１の大きさおよび前記第２の大きさの非対称な交流電圧によって前記第１領域について形成される電界の大きさと、前記第２領域のそれぞれについて形成される電界の大きさとが重複しない範囲で変化される、請求項９または１０に記載のＦＡＩＭＳ装置。
12. 請求項１０のＦＡＩＭＳ装置を運転するためのプログラムであって、以下の指示：
    前記第１制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、第１の大きさの非対称な交流電圧を印加すること、
    前記一対のフィルタ電極間に前記第１の大きさの非対称な交流電圧が印加されている間に、前記第２制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、直流電圧をその大きさを変化させて印加すること、
    を含み、
    前記第２制御部によって印加される前記直流電圧の大きさは、前記第１の大きさの非対称な交流電圧によって前記第１領域について形成される電界の大きさと、前記第２領域のそれぞれについて形成される電界の大きさとが重複しない範囲で変化される、
    を含む、プログラム。
13. 請求項１１のＦＡＩＭＳ装置を運転するためのプログラムであって、以下の指示：
    前記第１制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、第１の大きさおよび第２の大きさの非対称な交流電圧を印加すること、
    前記一対のフィルタ電極間に前記第１の大きさまたは前記第２の大きさの非対称な交流電圧が印加されている間に、前記第２制御部によって、前記一対のフィルタ電極間に、直流電圧をその大きさを変化させて印加すること、
    を含み、
    前記第２制御部によって印加される前記直流電圧の大きさは、前記第１の大きさおよび前記第２の大きさの非対称な交流電圧によって前記第１領域について形成される電界の大きさと、前記第２領域のそれぞれについて形成される電界の大きさとが重複しない範囲で変化される、
    を含む、プログラム。

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