JP2024016616A

JP2024016616A - 検出器

Info

Publication number: JP2024016616A
Application number: JP2022118867A
Authority: JP
Inventors: 学大王; Manabu Daio; 知裕小坂; Tomohiro Kosaka; 慶生田; Kei Ikuta; 友貴大塚; Yuki Otsuka; レシヤンマドゥカアベシンゲ; Maduka Abeysinghe Reshan
Original assignee: Sharp Display Technology Corp
Current assignee: Sharp Display Technology Corp
Priority date: 2022-07-26
Filing date: 2022-07-26
Publication date: 2024-02-07
Also published as: US12313591B2; US20240036002A1

Abstract

【課題】電位を供給するための回路を簡単にし、分解能の向上を図る。【解決手段】検出器２０は、第１電極２１と、第１電極２１との間に荷電粒子の流路２５を形成する第２電極２２と、荷電粒子を捕集する第３電極２６と、第２電極２２に接続され、第２電極２２よりもシート抵抗が高い第４電極２８と、を備え、第４電極２８は、第３方向についての一方の端部が第１電位Ｖｃｍａｘとされ、第３方向についての他方の端部が第１電位Ｖｃｍａｘよりも低い第２電位Ｖｃｍｉｎとされ、第２電極２２に含まれる第５電極２２Ａは、第４電極２８のうち、他方の端部よりも一方の端部に近い位置に接続され、第２電極２２に含まれる第６電極２２Ｂは、第４電極２８のうち、第５電極２２Ａの接続位置よりも他方の端部に近い位置に接続され、第３電極２６に含まれる第７電極２６Ａは、第５電極２２Ａと第１方向に沿って並んで配され、第３電極２６に含まれる第８電極２６Ｂは、第６電極２２Ｂと第１方向に沿って並んで配される。【選択図】図５

Description

本明細書が開示する技術は、検出器に関する。

従来、イオン移動度によりイオンを分離検出する検出器の一例として下記特許文献１，２に記載されたものが知られている。特許文献１に記載の検出器は、サンプル入口及び出口の間において基板間で流路を画定する、間隔を空けた１対の基板と、前記流路内に配置され、各電極が各基板にそれぞれ結合された間隔を空けた１対のフィルタ電極を有するイオン・フィルタと、前記イオン・フィルタ電極の両端にバイアス電圧及び非対称の周期的電圧を印加して、前記フィルタを通過するイオン流路を制御する電子コントローラと、を備える。

特許文献２に記載の検出器は、一対の平板電極の少なくとも一つは、第一の導電性を有する第一電極部と、第二の導電性を有する第二電極部と、第一電極部と第二電極部とに挟まれて設置される前記第一の導電性及び前記第二の導電性より小さい第三の導電性を有する第三電極部と、を含み、第一電極部と第二電極部と第三電極部は、流路と垂直になるように並べて設置され、電圧制御部は、第一電極部と第二電極部に各々異なる直流電圧を印加する。

特許第５０１５３９５号公報

特許第５９１４６５７号公報

上記した特許文献１に記載の検出器では、一対のフィルタ電極が５つずつに分割されており、各電極対に異なる補償バイアス電圧を印加し、かつ各電極対を異なる電圧範囲に渡って掃引することにより、異なるイオン種類を同時に検出している。しかし、各電極対に異なる補償バイアス電圧を印加するための回路が複雑になる、等の問題が生じる。

上記した特許文献２に記載の検出器では、導電性が低い部分である第三電極部に印加された補正電圧が、流路と垂直になる方向の位置に応じて連続的に変化する。従って、検出電極により測定されて得られるデータには、連続的に変化する補正電圧が反映されることになる。このため、測定結果であるデータの分解能を高めるのが困難になる、という問題があった。

本明細書に記載の技術は、上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電位を供給するための回路を簡単にし、分解能の向上を図ることを目的とする。

（１）本明細書に記載の技術に関わる検出器は、第１電極と、前記第１電極と間隔を空けて対向し、前記第１電極との間に検出対象物である荷電粒子の流路を形成する第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極に対して前記流路の下流側に配され、前記荷電粒子を捕集する第３電極と、前記第２電極に接続され、前記第２電極よりもシート抵抗が高い第４電極と、を備え、前記第４電極は、前記流路にて前記荷電粒子が流れる方向である第１方向と交差し、前記第１電極から前記第２電極へ向かう方向である第２方向と直交する第３方向に沿って延在し、前記第４電極のうち、前記第３方向についての一方の端部が第１電位とされ、前記第３方向についての他方の端部が前記第１電位よりも低い第２電位とされており、前記第２電極は、前記第３方向に間隔を空けて並ぶ第５電極及び第６電極を含み、前記第５電極は、前記第４電極のうち、前記他方の端部よりも前記一方の端部に近い位置に接続され、前記第６電極は、前記第４電極のうち、前記第５電極の接続位置よりも前記他方の端部に近い位置に接続され、前記第３電極は、前記第３方向に間隔を空けて並ぶ第７電極及び第８電極を含み、前記第７電極は、前記第５電極と前記第１方向に沿って並んで配され、前記第８電極は、前記第６電極と前記第１方向に沿って並んで配される。

（２）また、上記検出器は、上記（１）に加え、前記第４電極は、前記第５電極及び前記第６電極に対して前記第１電極側とは反対側に重なってもよい。

（３）また、上記検出器は、上記（２）に加え、前記第４電極は、前記第１方向に沿って延在し、前記第５電極及び前記第６電極の全長に至るよう設けられ、前記第５電極及び前記第６電極のうち、前記第４電極側を向いた面に対して前記第１方向について全長にわたって接してもよい。

（４）また、上記検出器は、上記（３）に加え、前記第４電極は、前記第５電極及び前記第６電極のうち、前記第４電極側を向いた面の全域にわたって接してもよい。

（５）また、上記検出器は、上記（２）に加え、前記第４電極と前記第５電極及び前記第６電極との間に挟まれる絶縁膜を備え、前記絶縁膜には、前記第５電極の一部と重なる位置に配される第１開口と、前記第６電極の一部と重なる位置に配される第２開口と、が設けられてもよい。

（６）また、上記検出器は、上記（５）に加え、前記第４電極は、前記第１方向に沿って延在し、前記第５電極及び前記第６電極の全長に至るよう設けられ、前記絶縁膜には、前記第１開口及び前記第２開口が、前記第１方向に沿って延在し、前記第５電極及び前記第６電極の全長に至るよう設けられてもよい。

（７）また、上記検出器は、上記（１）から上記（６）のいずれかに加え、前記第５電極及び前記第７電極は、前記第３方向についての寸法が同じとされるとともに前記第３方向について同心に配され、前記第６電極及び前記第８電極は、前記第３方向についての寸法が同じとされるとともに前記第３方向について同心に配されてもよい。

本明細書に記載の技術によれば、電位を供給するための回路を簡単にし、分解能の向上を図ることができる。

実施形態１に係る検出セルを備える移動度分析装置の構成を示す概略図実施形態１に係る移動度分析装置に備わる制御部のブロック図実施形態１に係る移動度分析装置によって得られたＦＡＩＭＳスペクトルを表すマップグラフ実施形態１に係る検出セルに備わる第１基板の平面図実施形態１に係る検出セルに備わる第２基板の平面図実施形態１に係る検出セルにおける図４及び図５のvi-vi線断面図実施形態１に係る検出セルにおける図４及び図５のvii-vii線断面図実施形態１に係る検出セルに備わる給電電極及び第２電極に係る回路図実施形態１に係る第２電極のＹ軸方向についての位置と、第２電極の電位と、の関係を概念的に表すグラフ実施形態１に係る比較例のマップグラフ実施形態１に係る実施例のマップグラフ実施形態２に係る検出セルに備わる第２基板の平面図実施形態２に係る検出セルを図７と同じ切断位置にて切断した断面図実施形態２に係る検出セルに備わる給電電極及び第２電極に係る回路図実施形態２に係る第２電極のＹ軸方向についての位置と、第２電極の電位と、の関係を概念的に表すグラフ

＜実施形態１＞
実施形態１を図１から図１０Ｂによって説明する。本実施形態では、電界非対称イオン移動度分析法システム（ＦＡＩＭＳ：field asymmetric ion mobility spectrometry）を用いた移動度分析装置１（以下、単に「分析装置」という。）を示す。なお、各図面の一部にはＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示しており、各軸方向が各図面で示した方向となるように描かれている。

分析装置１は、図１に示すように、イオン化源１０と、検出セル（検出器）２０と、ポンプ３０（送気装置の一例）と、制御部４０と、を含む（図２を参照）。以下、各要素について説明する。

イオン化源１０は、分析対象の化合物（試料）の原子及び分子をイオン化する装置である。化合物がイオン化源１０によってイオン化されると、検出セル２０において検出可能な荷電粒子（試料イオン）となる。この荷電粒子が、検出器５０の検出対象物である。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、及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、間接的に荷電粒子を発生させるようにしている。荷電粒子は、分析対象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荷電粒子は、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、荷電粒子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荷電粒子を、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で生成された荷電粒子を、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荷電粒子ごと検出する要素である。検出セル２０は、第１電極２１、第２電極２２、第１基板２３（支持体の一例）、第２基板２４（支持体の一例）、検出電極２６、及び偏向電極２７を含む。検出セル２０のこれらの各要素は、チャンバ内に配置されていてもよい。

第１電極２１及び第２電極２２は、互いに対向して配置されることで、平行平板型の一対のフィルタ電極を構成する。第１電極２１及び第２電極２２は、対向する主面同士が平行をなしている。第１電極２１と第２電極２２との間には、所定の間隔が空けられている。そして、第１電極２１と第２電極２２との間には、荷電粒子の流路２５が形成されている。以下では、流路２５において荷電粒子が流れる方向を「第１方向」とする。第１方向は、荷電粒子の流れ方向であるとも言える。第１方向は、各図面のＸ軸方向と一致している。流路２５は、イオン分離空間（ドラフト空間）を含む。本例の第１電極２１及び第２電極２２はそれぞれ、後述する第１基板２３及び第２基板２４の対向面上に備えられている。また、以下では、第１電極２１から第２電極２２へ向かう方向を「第２方向」とする。第２方向は、第１電極２１及び第２電極２２における対向面（主面）の法線方向である。第２方向は、各図面のＺ軸方向と一致している。また、以下では、第１方向と直交（交差）し、第２方向と直交する方向を「第３方向」とする。第３方向は、各図面のＹ軸方向と一致している。

第１電極２１及び第２電極２２の形状や大きさ等は、特に制限されない。本例の第１電極２１及び第２電極２２はそれぞれ、Ｘ軸方向（第１方向）にやや長尺の矩形状をなしている。第１電極２１及び第２電極２２のＸ軸方向に沿う寸法は、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。第１電極２１及び第２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。第１電極２１及び第２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。第２電極２２の詳しい構成については、後に改めて説明する。

第１電極２１と第２電極２２との間の距離（フィルタギャップ）は、厳密には制限されない。フィルタギャップは、狭くすることでイオン分離空間に形成する電界の強度（後述する分散電圧に相当）を効果的に高めることができるために好ましい。しかし、フィルタギャップは、狭すぎると第１電極２１と第２電極２２との間で放電やエアフローの乱流が生じやすくなるという背反がある。したがって、フィルタギャップは、例えば５０μｍ以上程度であって、例えば１ｍｍ以下程度とするとよい。

第１電極２１及び第２電極２２を構成する材料は、特に制限されない。第１電極２１及び第２電極２２を構成する材料は、両電極２１，２２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、及び有機導電性材料のいずれであってもよい。検出対象である試料及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、第１電極２１及び第２電極２２の表面を構成する導電性材料として、無機導電性材料及び有機導電性材料のいずれかを採用するとよい。第１電極２１及び第２電極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第１電極２１及び第２電極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）、及びタングステン（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、第１基板２３や第２基板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。第１電極２１及び第２電極２２は、金属材料、無機導電性材料、及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、第１電極２１等を支持する要素である。本実施形態では、第１基板２３は、第１電極２１と偏向電極２７とをＸ軸方向に離間した位置に備える。第２基板２４は、第２電極２２等を支持する要素である。本実施形態では、第２基板２４は、第２電極２２と検出電極２６とをＸ軸方向に離間した位置に備える。第１基板２３と第２基板２４とは、これらの電極２１，２２，２６，２７が備えられた主面（支持面の一例）が互いに対向するように配置される。第１基板２３及び第２基板２４は、互いに長尺の矩形をなす平板状である。流路２５におけるポンプ３０の送気方向（荷電粒子の移動方向）は、第１基板２３及び第２基板２４の長手方向（Ｘ軸方向）と一致しており、その上流側に第１電極２１及び第２電極２２が配され、下流側に、検出電極２６及び偏向電極２７が配されている。なお、第１基板２３及び第２基板２４の具体的な形状は、第１電極２１と第２電極２２、検出電極２６と偏向電極２７を、所定のギャップで平行に支持することができるものであれば特に制限されない。例えば、第１基板２３と第２基板２４とは、一体となって筒状（角筒状、円筒状等）であってもよい。

本実施形態の第１基板２３及び第２基板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、本実施形態においては、上記電極をリソグラフィ技術によって好適に形成できるとの観点から、第１基板２３及び第２基板２４として、平板状のガラス基板を用いている。第１基板２３及び第２基板２４の厚みに制限はないが、例えば、０．１ｍｍ～１ｍｍ程度（一例として、０．５ｍｍ、０．７ｍｍ等）とすることが例示される。

検出電極２６は、検出セル２０に導入された荷電粒子が接触することでその電荷を受け取る要素である。検出電極２６は、第１電極２１及び第２電極２２に対して流路２５の下流側に並んで配される第３電極である。検出電極２６は、荷電粒子を受ける捕集面を有している。また、検出電極２６は、制御部４０と接続されている。このような構成によって、検出電極２６は、捕集面において受け取った荷電粒子の量を制御部４０にて把握することができるようになっている。検出電極２６の詳しい構成については、後に改めて説明する。

偏向電極２７は、検出セル２０に導入された荷電粒子を検出電極２６に捕集させるように、荷電粒子を検出電極２６に向けて偏向させるための要素である。偏向電極２７は、第１電極２１及び第２電極２２に対して流路２５の下流側に並んで配される電極である。偏向電極２７は、検出電極２６に対向するように配置される。偏向電極２７は、後述する第２電位調整部４２に接続されている。偏向電極２７は、第２電位調整部４２によって電圧が印加されることによって、検出電極２６と偏向電極２７との間に荷電粒子を検出電極２６に偏向させる電界を形成することが可能とされる。検出電極２６と偏向電極２７との間は、イオン分離空間を通過した荷電粒子を検出するための検出空間である。

検出電極２６及び偏向電極２７の形状は、特に制限されない。検出電極２６及び偏向電極２７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２６及び偏向電極２７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２６及び偏向電極２７を構成する材料及びその構造については、上記の第１電極２１及び第２電極２２と同様であってよい。

制御部４０は、分析装置１の駆動を制御する要素である。本実施形態の制御部４０は、図２に示すように、検出セル２０と接続されている。より具体的には、制御部４０は、第１電極２１、第２電極２２、検出電極２６、及び偏向電極２７と接続されており、これらの動作を制御することができるように構成されている。また、本実施形態の制御部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と接続できるようになっている。

制御部４０は、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、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、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。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２電位調整部４２及び第３電位調整部４３のそれぞれについて電圧を印加す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、検出された荷電粒子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、検出された荷電粒子の量に関する情報、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。

制御部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。

第１電位調整部４１は、少なくとも第１電極２１と第２電極２２との間に分散電圧ＤＶを印加するとともに、この分散電圧ＤＶを制御する要素である。第１電極２１と第２電極２２との間に分散電圧ＤＶが印加されると、第１電極２１と第２電極２２との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、第１電極２１に接続され、第１電極２１に対して分散電圧ＤＶを印加するようになっている。従って、第１電極２１は、分散電極であると言える。分散電圧ＤＶ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ＶＨである期間ＴＨと、低電界を形成する低電圧レベルＶＬである期間ＴＬ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。

第１電極２１と第２電極２２と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ＶＨ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ＶＬ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、第１電極２１及び第２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、第１電極２１または第２電極２２に大きく偏向された試料イオンは、第１電極２１または第２電極２２に衝突し、第１電極２１と第２電極２２との間を通過できない。第１電極２１と第２電極２２との間でバランスした試料イオンのみが、第１電極２１と第２電極２２との間を通過して、下流側の検出電極２６に送られる。

第２電位調整部４２は、第１電極２１と第２電極２２との間に補償電圧ＣＶを印加するとともに、この補償電圧ＣＶを制御する要素である。本実施形態において、第２電位調整部４２は、第２電極２２に接続され、第２電極２２に対して補償電圧ＣＶを印加するようになっている。従って、第２電極２２は、補償電極であると言える。上記のとおり、試料イオンは、第１電極２１と第２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、第１電極２１と第２電極２２との間を通過する。第１電位調整部４１により第１電極２１に分散電圧ＤＶを印加し、第２電位調整部４２により第２電極２２に補償電圧ＣＶを印加することで、第１電極２１と第２電極２２との間を通過するイオン種を変化させることができる。補償電圧ＣＶは、直流電圧である。また補償電圧ＣＶは、例えば、所定の分散電圧ＤＶごとに、一定の変化率及び周期ＴＣＶで大きさを変化させる（換言すれば、周期ＴＣＶ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２６と偏向電極２７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２６に向けて偏向させることができる。本実施形態において、第３電位調整部４３は、偏向電極２７に接続され、偏向電極２７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２６に対して偏向電極２７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２６に対して偏向電極２７が低電位となるように、偏向電極２７の電位を調整する。

計測部４４は、検出電極２６に到達した荷電粒子の数を検出する要素である。計測部４４は、検出電極２６に接続されており、検出電極２６に到達した荷電粒子の量に基づく電流値を、トランスインピーダンス回路により電圧値に変換してイオン量を取得する。計測部４４は、荷電粒子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、荷電粒子を定性及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荷電粒子の数量等に関する情報は、例えば、記憶部Ｍに記憶される。

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、発生させる荷電粒子の極性を、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が、イオン化源制御部４５が、マイナスの荷電粒子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及び第３電位調整部４３は、マイナスの荷電粒子が流路２５を通過できるように、第１電極２１及び偏向電極２７に印加する電圧をそれぞれ調整する。また、イオン化源制御部４５が、プラスの荷電粒子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及び第３電位調整部４３は、プラスの荷電粒子が流路２５を通過できるように、第１電極２１及び偏向電極２７に印加する電圧をそれぞれ調整する。

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。

第１電位調整部４１により第１電極２１に印加される分散電圧ＤＶと、第２電位調整部４２により第２電極２２に印加される補償電圧ＣＶと、検出電極２６からの電気信号と、の関係から、図３に示すようなＦＡＩＭＳスペクトルを得ることができる。図３は、分析条件（補償電圧ＤＶ及び分散電圧ＣＶ）と、その分析条件によって検出される試料イオン量（イオン電流）と、の関係を例示したマップグラフである。図３における縦軸が分散電圧ＤＶ（単位は「Ｖ」）であり、横軸が補償電圧ＣＶ（単位は「Ｖ」）である。図３のグラフにおいては、検出された試料イオンの量が多い分析条件ほど、当該分析条件が濃い色で示されるようになっている。図３に示すようなＦＡＩＭＳスペクトルを得るには、例えば分散電圧ＤＶを最小値に設定し、補償電圧ＣＶを下限電圧Ｖ_CVLから上限電圧Ｖ_CVHに至るまで変化させるスキャンを行う。それから分散電圧ＤＶを最小値よりも大きい値に変更し、再び補償電圧ＣＶのスキャンを行う。この補償電圧ＣＶのスキャンを、分散電圧ＤＶが最大値になるまで繰り返し行えばよい。

次に、検出セル２０の詳しい構成について図４から図７を参照して説明する。検出セル２０を構成する第１基板２３は、図４に示すように、平面に視て横長の方形状をなしている。第１基板２３には、第１電極２１と、複数の偏向電極２７と、が設けられている。第１電極２１は、平面に視てやや縦長の方形状をなしており、第１基板２３のうちのＸ軸方向についての一端側（上流側）に偏在している。第１電極２１は、Ｘ軸方向についての寸法が例えば１５ｍｍ程度とされ、Ｙ軸方向についての寸法が例えば１８ｍｍ程度とされる。偏向電極２７は、第１基板２３のうちのＸ軸方向についての他端側（下流側）に偏在している。偏向電極２７は、平面に視て横長の方形状をなしており、Ｙ軸方向に間隔を空けて複数が並んで配されている。具体的には、偏向電極２７の並び数は、例えば５とされる。偏向電極２７には、図４の上から順に、第１偏向電極２７Ａ、第２偏向電極２７Ｂ、第３偏向電極２７Ｃ、第４偏向電極２７Ｄ及び第５偏向電極２７Ｅが含まれる。なお、以下では複数の偏向電極２７を区別する場合には、名称をそれぞれ「第１偏向電極～第５偏向電極」として符号に添え字Ａ～Ｅを付し、区別せずに総称する場合には、符号に添え字を付さないものとする。複数の偏向電極２７におけるＹ軸方向についての配列間隔は、ほぼ一定とされる。偏向電極２７の幅寸法（Ｙ軸方向についての寸法）は、隣り合う偏向電極２７の間の間隔よりも大きい。第１電極２１のＹ軸方向についての寸法は、全ての偏向電極２７における幅寸法の和と、全ての隣り合う偏向電極２７の間の間隔の和と、を足し合わせた値とされる。つまり、第１電極２１は、Ｙ軸方向に沿って全ての偏向電極２７を横切る範囲に形成されている。

検出セル２０を構成する第２基板２４には、図５に示すように、平面に視て横長の方形状をなしている。第２基板２４には、第２電極２２と、複数の検出電極２６と、に加えて、給電電極（第４電極）２８が設けられている。給電電極２８は、第２電位調整部４２及び第２電極２２に接続されており、第２電位調整部４２から供給される電位を第２電極２２に供給することができる。第２電極２２及び給電電極２８は、第２基板２４のうちのＸ軸方向についての一端側（上流側）に偏在している。先に第２電極２２に関して詳しく説明する。

第２電極２２は、平面に視て横長の方形状をなしており、Ｙ軸方向（第３方向）に間隔を空けて複数が並んで配されている。具体的には、第２電極２２の並び数は、例えば５とされる。第２電極２２には、図５の上から順に、第１フィルタ電極（第５電極）２２Ａ、第２フィルタ電極（第６電極）２２Ｂ、第３フィルタ電極２２Ｃ、第４フィルタ電極２２Ｄ及び第５フィルタ電極２２Ｅが含まれる。なお、以下では複数の第２電極２２を区別する場合には、名称をそれぞれ「第１フィルタ電極～第５フィルタ電極」として符号に添え字Ａ～Ｅを付し、区別せずに総称する場合には、名称を「第２電極」とし、符号に添え字を付さないものとする。複数の第２電極２２におけるＹ軸方向についての配列間隔は、ほぼ一定とされる。複数の第２電極２２におけるＹ軸方向についての配列間隔は、複数の偏向電極２７におけるＹ軸方向についての配列間隔とほぼ同じとされる。具体的には、隣り合う第２電極２２の間の間隔は、例えば１０μｍ～１．５ｍｍの範囲とされる。本実施形態では、隣り合う第２電極２２の間の間隔は、例えば１．５ｍｍ程度とされる。第２電極２２の幅寸法（Ｙ軸方向についての寸法）は、隣り合う第２電極２２の間の間隔よりも大きい。具体的には、第２電極２２の幅寸法は、例えば１ｍｍ以上とされることで、試料イオンをフィルタリングする機能を十分に発揮することができる。本実施形態では、第２電極２２の幅寸法は、例えば２．４ｍｍ程度とされる。第２電極２２の幅寸法は、偏向電極２７の幅寸法とほぼ同じとされる。

検出電極２６は、第２基板２４のうちのＸ軸方向についての他端側（下流側）に偏在している。検出電極２６は、平面に視て横長の方形状をなしており、Ｙ軸方向に間隔を空けて複数が並んで配されている。具体的には、検出電極２６の並び数は、例えば５とされる。検出電極２６には、図５の上から順に、第１検出電極（第７電極）２６Ａ、第２検出電極（第８電極）２６Ｂ、第３検出電極２６Ｃ、第４検出電極２６Ｄ及び第５検出電極２６Ｅが含まれる。なお、以下では複数の検出電極２６を区別する場合には、名称をそれぞれ「第１検出電極～第５検出電極」として符号に添え字Ａ～Ｅを付し、区別せずに総称する場合には、符号に添え字を付さないものとする。

複数の検出電極２６におけるＹ軸方向についての配列間隔は、図５及び図６に示すように、ほぼ一定とされる。複数の検出電極２６におけるＹ軸方向についての配列間隔は、複数の第２電極２２におけるＹ軸方向についての配列間隔や複数の偏向電極２７におけるＹ軸方向についての配列間隔とほぼ同じとされる。隣り合う検出電極２６の間の間隔は、隣り合う第２電極２２の間の間隔や隣り合う偏向電極２７の間の間隔とほぼ同じとされる。検出電極２６の幅寸法（Ｙ軸方向についての寸法）は、隣り合う検出電極２６の間の間隔よりも大きい。検出電極２６の幅寸法は、第２電極２２の幅寸法や偏向電極２７の幅寸法とほぼ同じとされる。検出電極２６は、第２電極２２や偏向電極２７とＹ軸方向について同心に配される。第１検出電極２６Ａは、第１フィルタ電極２２Ａに対してＸ軸方向に沿って下流側に直線的に並び、第１偏向電極２７Ａと対向する。第２検出電極２６Ｂは、第２フィルタ電極２２Ｂに対してＸ軸方向に沿って下流側に直線的に並び、第２偏向電極２７Ｂと対向する。第３検出電極２６Ｃは、第３フィルタ電極２２Ｃに対してＸ軸方向に沿って下流側に直線的に並び、第３偏向電極２７Ｃと対向する。第４検出電極２６Ｄは、第４フィルタ電極２２Ｄに対してＸ軸方向に沿って下流側に直線的に並び、第４偏向電極２７Ｄと対向する。第５検出電極２６Ｅは、第５フィルタ電極２２Ｅに対してＸ軸方向に沿って下流側に直線的に並び、第５偏向電極２７Ｅと対向する。

給電電極２８は、図５に示すように、平面に視てやや縦長の方形状をなしており、第２基板２４のうちのＸ軸方向についての一端側（上流側）に偏在している。給電電極２８は、Ｘ軸方向（第１方向）に沿って延在するとともに、Ｙ軸方向（第３方向）に沿って延在する。給電電極２８は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についての各寸法が、第１電極２１とほぼ同じとされる。具体的には、給電電極２８は、Ｘ軸方向についての寸法が例えば１５ｍｍ程度とされ、Ｙ軸方向についての寸法が例えば１８ｍｍ程度とされる。

給電電極２８は、図１及び図７に示すように、第１電極２１とほぼ全域同士が平面に視て重なるよう配されている。つまり、給電電極２８及び第１電極２１は、同心となるよう平面配置されている。給電電極２８は、第２電極２２に対してＺ軸方向について第１電極２１側とは反対側（第２基板２４側）に重ねられている。給電電極２８は、Ｘ軸方向についての寸法が、第２電極２２とほぼ同じとされる。給電電極２８は、第２電極２２のうちの給電電極２８側を向いた面に対してＸ軸方向について全長にわたって接する。給電電極２８のＹ軸方向についての寸法は、第２電極２２の個々の幅寸法よりも大きい。詳しくは、給電電極２８のＹ軸方向についての寸法は、給電電極２８のＹ軸方向についての寸法は、全ての第２電極２２における幅寸法の和と、全ての隣り合う第２電極２２の間の間隔の和と、を足し合わせた値とされる。つまり、給電電極２８は、Ｙ軸方向に沿って全ての第２電極２２を横切る範囲に形成されている。給電電極２８は、全ての第２電極２２に対して重なり、各第２電極２２のうちの給電電極２８側を向いた面の全域にわたって接する。

給電電極２８には、第２電極２２と重畳していて第２電極２２に直接接する部分と、第２電極２２とは非重畳とされてＹ軸方向に隣り合う第２電極２２の間に位置する部分と、が含まれる。以下では、給電電極２８のうち、第１フィルタ電極２２Ａと重畳する部分を第１重畳部２８Ａとし、第２フィルタ電極２２Ｂと重畳する部分を第２重畳部２８Ｂとし、第３フィルタ電極２２Ｃと重畳する部分を第３重畳部２８Ｃとし、第４フィルタ電極２２Ｄと重畳する部分を第４重畳部２８Ｄとし、第５フィルタ電極２２Ｅと重畳する部分を第５重畳部２８Ｅとする。また、給電電極２８のうち、Ｙ軸方向について第１フィルタ電極２２Ａと第２フィルタ電極２２Ｂとの間に位置する部分を第１非重畳部（第１電極間部）２８Ｆとし、Ｙ軸方向について第２フィルタ電極２２Ｂと第３フィルタ電極２２Ｃとの間に位置する部分を第２非重畳部（第２電極間部）２８Ｇとし、Ｙ軸方向について第３フィルタ電極２２Ｃと第４フィルタ電極２２Ｄとの間に位置する部分を第３非重畳部（第３電極間部）２８Ｈとし、Ｙ軸方向について第４フィルタ電極２２Ｄと第５フィルタ電極２２Ｅとの間に位置する部分を第４非重畳部（第４電極間部）２８Ｉとする。

給電電極２８は、第２電極２２よりもシート抵抗が高い導電膜、いわば高抵抗膜（第１導電膜）からなる。具体的には、給電電極２８は、シート抵抗が、例えば４０Ω／□～１００ｋΩ／□の範囲とされる。給電電極２８は、例えば、酸化金属薄膜（ＩＴＯ、ＩＺＯ等）または窒化金属薄膜（ＣｒＮ、ＴａＮ等）からなる。給電電極２８を構成する高抵抗膜の膜厚は、例えば５０ｎｍ～３００ｎｍの範囲とされる。これに対し、第２電極２２は、給電電極２８よりもシート抵抗が低い導電膜、いわば低抵抗膜（第２導電膜）からなる。具体的には、第２電極２２は、シート抵抗が、例えば４０Ω／□以下とされる。第２電極２２は、例えば、金属薄膜（上層側から順に積層されるＷ／ＴａＮ、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ、ＭｏＷ等の積層薄膜等）や酸化金属薄膜（熱処理したＩＴＯ等）からなる。第２電極２２を構成する低抵抗膜の膜厚は、例えば５０ｎｍ～３００ｎｍの範囲とされる。製造に際しては、第２基板２４には、先に高抵抗膜を成膜し、高抵抗膜をパターニングすることで給電電極２８を形成した後で、低抵抗膜を成膜し、低抵抗膜をパターニングして第２電極２２を形成する等すればよい。

上記のような構成の給電電極２８のうち、Ｙ軸方向についての一方の端部２８α及び他方の端部には、それぞれ異なる電位が第２電位調整部４２によって供給されている。具体的には、給電電極２８のうち、Ｙ軸方向についての一方（図５に示す上側、図７に示す左側）の端部２８αには、第１電位Ｖ_ｃｍａｘが供給される。給電電極２８のうち、Ｙ軸方向についての他方（図５に示す下側、図７に示す右側）の端部２８βには、第１電位Ｖ_ｃｍａｘよりも低い第２電位Ｖ_ｃｍｉｎが供給される。このような給電電極２８に対し、複数の第２電極２２は、Ｙ軸方向について異なる位置に接続されている。詳しくは、第１フィルタ電極２２Ａは、給電電極２８のうち、Ｙ軸方向についての一方の端部２８αに最も近い位置に接続されている。より詳しくは、第１フィルタ電極２２Ａは、少なくとも給電電極２８におけるＹ軸方向についての一方の端部２８αと重畳して配されている。従って、第１重畳部２８Ａは、給電電極２８におけるＹ軸方向についての一方の端部２８αを含む。第２フィルタ電極２２Ｂは、給電電極２８のうち、Ｙ軸方向についての一方の端部２８αに二番目に近い位置に接続されている。従って、第１フィルタ電極２２Ａは、第２フィルタ電極２２Ｂの接続位置に比べると、給電電極２８のうち、Ｙ軸方向についての一方の端部２８αに相対的に近い位置に接続されている。第２フィルタ電極２２Ｂは、第１フィルタ電極２２Ａの接続位置に比べると、給電電極２８のうち、Ｙ軸方向についての他方の端部２８βに相対的に近い位置に接続されている。第３フィルタ電極２２Ｃは、給電電極２８のうち、Ｙ軸方向についての一方の端部２８αに三番目に近い位置に接続されている。第４フィルタ電極２２Ｄは、給電電極２８のうち、Ｙ軸方向についての一方の端部２８αに四番目に近い位置に接続されている。第５フィルタ電極２２Ｅは、給電電極２８のうち、Ｙ軸方向についての他方の端部２８βに最も近い位置に接続されている。より詳しくは、第５フィルタ電極２２Ｅは、少なくとも給電電極２８におけるＹ軸方向についての他方の端部２８βと重畳して配されている。従って、第５重畳部２８Ｅは、給電電極２８におけるＹ軸方向についての他方の端部２８βを含む。

既述した通り、給電電極２８のシート抵抗は、第２電極２２のシート抵抗よりも高い。従って、各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅに供給される電位には、給電電極２８に対する各フィルタ電極２２Ａ～２２ＥのＹ軸方向についての接続位置と、給電電極２８のうちの第１電位Ｖ_ｃｍａｘとされる一方の端部２８αと、の間の距離に応じた電圧降下が生じる。つまり、上記した距離が大きくなるほど、生じる電圧降下も大きくなる傾向にある。具体的には、各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅの接続位置が、給電電極２８の一方の端部２８α（第１重畳部２８Ａ）に近くなるほど各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅに供給される電位が高くなり、逆に給電電極２８の他方の端部２８β（第５重畳部２８Ｅ）に近くなるほど、各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅに供給される電位が低くなる。Ｙ軸方向に隣り合う第２電極２２の間に生じる電位差は、Ｙ軸方向に隣り合う第２電極２２の間の間隔、つまり各非重畳部２８Ｆ～２８Ｉの幅寸法に応じて変動する。Ｙ軸方向に隣り合う第２電極２２の間の間隔は、例えば１０μｍ～１．５ｍｍの範囲とされ、本実施形態では例えば１．５ｍｍとされる。Ｙ軸方向に隣り合う第２電極２２の間の間隔が上記した数値範囲とされることで、Ｙ軸方向に隣り合う第２電極２２の間に生じる電位差を、十分な大きさとすることができる。

給電電極２８及び各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅのそれぞれの電位に関して図８及び図９を用いて説明する。図８は、給電電極２８及び各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅに係る回路図である。給電電極２８のうち、Ｙ軸方向に隣り合う第２電極２２の間に存在する各非重畳部２８Ｆ～２８Ｉは、それぞれ実質的に抵抗器として機能する。従って、図８に示される回路図には、各非重畳部２８Ｆ～２８Ｉを抵抗器として図示している。本実施形態では、全ての非重畳部２８Ｆ～２８Ｉの幅寸法がほぼ等しいことから、抵抗器である非重畳部２８Ｆ～２８Ｉの抵抗値もほぼ等しい。非重畳部２８Ｆ～２８Ｉの抵抗値は、例えば１６ｋΩ程度とされる。また、給電電極２８に含まれる各重畳部２８Ａ～２８Ｅは、重畳する各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅと同電位である。図８には、給電電極２８におけるＹ軸方向についての一方の端部２８αの第１電位が「Ｖ_ｃｍａｘ」と記され、他方の端部２８βの第２電位が「Ｖ_ｃｍｉｎ」と記されている。図８には、第１フィルタ電極２２Ａの電位が「Ｖ_ｃ１」と記され、第２フィルタ電極２２Ｂの電位が「Ｖ_ｃ２」と記され、第３フィルタ電極２２Ｃの電位が「Ｖ_ｃ３」と記され、第４フィルタ電極２２Ｄの電位が「Ｖ_ｃ４」と記され、第５フィルタ電極２２Ｅの電位が「Ｖ_ｃ５」と記されている。第１フィルタ電極２２Ａは、給電電極２８におけるＹ軸方向についての一方の端部２８α（第１重畳部２８Ａ）と重畳する配置であるから、第１フィルタ電極２２Ａの電位Ｖ_ｃ１は、第１電位Ｖ_ｃｍａｘと等しい。第５フィルタ電極２２Ｅは、給電電極２８におけるＹ軸方向についての他方の端部２８β（第５重畳部２８Ｅ）と重畳する配置であるから、第５フィルタ電極２２Ｅの電位Ｖ_ｃ５は、第２電位Ｖ_ｃｍｉｎと等しい。

図９は、各フィルタ電極２２Ａ～２２ＥのＹ軸方向についての位置と、各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅの電位Ｖ_ｃ１～Ｖ_ｃ５と、の関係を概念的に表すグラフである。図９における縦軸が各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅの電位Ｖ_ｃ１～Ｖ_ｃ５であり、横軸が各フィルタ電極２２Ａ～２２ＥのＹ軸方向についての位置である。図９の横軸には、各フィルタ電極２２Ａ～２２ＥのＹ軸方向についての範囲と、給電電極２８に含まれる各非重畳部２８Ｆ～２８ＩのＹ軸方向についての範囲と、が示されている。図９によれば、第１フィルタ電極２２Ａの電位Ｖ_ｃ１が最大値であり、第２フィルタ電極２２Ｂの電位Ｖ_ｃ２、第３フィルタ電極２２Ｃの電位Ｖ_ｃ３、第４フィルタ電極２２Ｄの電位Ｖ_ｃ４の順で低下し、第５フィルタ電極２２Ｅの電位Ｖ_ｃ５が最小値である。各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅの電位Ｖ_ｃ１～Ｖ_ｃ５は、各フィルタ電極２２Ａ～２２ＥのＹ軸方向についての範囲において一定とされる。その理由は、主には各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅが給電電極２８よりもシート抵抗が低い低抵抗膜により構成されているからである。また、各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向について全域にわたって給電電極２８に対して接していることも、各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅの電位Ｖ_ｃ１～Ｖ_ｃ５が一定であることに寄与している。図９によれば、各非重畳部２８Ｆ～２８Ｉにおいて電圧降下が生じていることが分かる。

各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅの電位Ｖ_ｃ１～Ｖ_ｃ５は、次の一般式に基づいて算出することが可能である。電位Ｖ_ｃ１～Ｖ_ｃ５を算出するための一般式は、「ｎ／ｍ（Ｖ_ｃｍａｘ－Ｖ_ｃｍｉｎ）＋Ｖ_ｃｍｉｎ」である。この一般式に含まれる「ｍ」は、算出対象となる電位Ｖ_ｃ１～Ｖ_ｃ５のフィルタ電極２２Ａ～２２Ｅと、給電電極２８におけるＹ軸方向についての他方の端部２８βと、の間に存在する抵抗器に係る抵抗値の和である。一般式に含まれる「ｎ」は、給電電極２８におけるＹ軸方向についての一方の端部２８αと他方の端部２８βとの間に存在する抵抗器に係る抵抗値の和である。本実施形態では、全ての抵抗器の抵抗値が等しいことから、上記した「抵抗値の和」は、「抵抗器の数」と一致する。詳しくは、第１フィルタ電極２２Ａの電位Ｖ_ｃ１は、数式１「４／４（Ｖ_ｃｍａｘ－Ｖ_ｃｍｉｎ）＋Ｖ_ｃｍｉｎ」により算出される。第２フィルタ電極２２Ｂの電位Ｖ_ｃ２は、数式２「３／４（Ｖ_ｃｍａｘ－Ｖ_ｃｍｉｎ）＋Ｖ_ｃｍｉｎ」により算出される。第３フィルタ電極２２Ｃの電位Ｖ_ｃ３は、数式３「２／４（Ｖ_ｃｍａｘ－Ｖ_ｃｍｉｎ）＋Ｖ_ｃｍｉｎ」により算出される。第４フィルタ電極２２Ｄの電位Ｖ_ｃ４は、数式４「１／４（Ｖ_ｃｍａｘ－Ｖ_ｃｍｉｎ）＋Ｖ_ｃｍｉｎ」により算出される。第５フィルタ電極２２Ｅの電位Ｖ_ｃ５は、数式５「０／４（Ｖ_ｃｍａｘ－Ｖ_ｃｍｉｎ）＋Ｖ_ｃｍｉｎ」により算出される。具体例を挙げると、例えば第１電位Ｖ_ｃｍａｘが「２０Ｖ」とされ、第２電位Ｖ_ｃｍｉｎが「１９．６Ｖ」とされる場合、上記した数式１～数式５に基づいて各電位Ｖｃ１～Ｖｃ５を算出すると、電位Ｖ_ｃ１が「２０Ｖ」となり、電位Ｖ_ｃ２が「１９．９Ｖ」となり、電位Ｖ_ｃ３が「１９．８Ｖ」となり、電位Ｖ_ｃ４が「１９．７Ｖ」となり、電位Ｖ_ｃ５が「１９．６Ｖ」となる。なお、第１電位Ｖ_ｃｍａｘ及び第２電位Ｖ_ｃｍｉｎの具体的な数値は、上記以外にも適宜に変更可能である。

以上のような構成の分析装置１を用いて測定を行い、図３に示すようなマップグラフを得るには、分散電圧ＤＶを最小値から最大値に至るまで設定しつつ、補償電圧ＣＶを下限電圧Ｖ_CVLから上限電圧Ｖ_CVHに至るまで変化させるスキャンを行う。このスキャンを行う回数、つまり測定回数について、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照しつつ説明する。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、いずれも図３に示すようなマップグラフの一部を拡大した図である。図１０Ａは、第２電極を単一構造とした比較例に係るマップグラフである。比較例は、第２電極が第１電極と同じ大きさの単一の電極とされ、検出電極及び偏向電極もそれぞれ単一の電極とされる点で、次述する実施例とは異なる。図１０Ｂは、第２電極２２を５つとした実施例に係るマップグラフである。実施例は、本段落以前に説明した検出セル２０と同一である。図１０Ａ及び図１０Ｂにおける縦軸が分散電圧ＤＶ１～ＤＶ５であり、横軸が補償電圧ＣＶ１～ＣＶ１０である。図１０Ａ及び図１０Ｂでは、分散電圧ＤＶ１～ＤＶ５を５段階とし、補償電圧ＣＶ１～ＣＶ１０を１０段階とした場合を例示している。また、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるマップグラフには、測定回数の数値が記されている。図１０Ａに示される比較例では、第２電極を単一構造としており、１回の測定で補償電圧ＣＶ１～ＣＶ１０のうちのいずれか１通りしか印加できない。このため、比較例では、図１０Ａのマップグラフを満たすのに要する測定回数は、５０回となる。これに対し、図１０Ｂに示される実施例では、第２電極２２を５つとし、１回の測定で補償電圧ＣＶ１～ＣＶ１０のうちの５通り（例えば補償電圧ＣＶ１～ＣＶ５または補償電圧ＣＶ６～ＣＶ１０）を印加することができる。従って、実施例では、図１０Ｂのマップグラフを満たすのに要する測定回数は、１０回となる。つまり、実施例は、比較例に比べると、測定回数が１／５で済む。

具体的な測定に際しては、給電電極２８のうちのＹ軸方向についての一方の端部２８αに第１電位Ｖ_ｃｍａｘが供給されるとともに、Ｙ軸方向についての他方の端部２８βに第２電位Ｖ_ｃｍｉｎが供給されると、各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅには、給電電極２８に対するＹ軸方向についての接続位置に応じて電位Ｖ_ｃ１～Ｖ_ｃ５がそれぞれ供給される。各検出電極２６Ａ～２６Ｅは、各フィルタ電極２２Ａ～２２ＥとＸ軸方向に沿って並んで配されているので、上記した電位Ｖ_ｃ１～Ｖ_ｃ５の各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅによってフィルタリングされた荷電粒子をそれぞれ捕集することができる。個別に説明すると、第１検出電極２６Ａは、Ｘ軸方向に沿って並ぶ第１フィルタ電極２２Ａによってフィルタリングされた荷電粒子を捕集し、第２検出電極２６Ｂは、Ｘ軸方向に沿って並ぶ第２フィルタ電極２２Ｂによってフィルタリングされた荷電粒子を捕集し、第３検出電極２６Ｃは、Ｘ軸方向に沿って並ぶ第３フィルタ電極２２Ｃによってフィルタリングされた荷電粒子を捕集し、第４検出電極２６Ｄは、Ｘ軸方向に沿って並ぶ第４フィルタ電極２２Ｄによってフィルタリングされた荷電粒子を捕集し、第５検出電極２６Ｅは、Ｘ軸方向に沿って並ぶ第５フィルタ電極２２Ｅによってフィルタリングされた荷電粒子を捕集する。

ここで、第２電極２２は、給電電極２８よりもシート抵抗が低い。従って、各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅの電位Ｖ_ｃ１～Ｖ_ｃ５は、図９に示すように、各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅの範囲内においてはそれぞれ一定の電位となる。つまり、各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅの電位Ｖ_ｃ１～Ｖ_ｃ５は、従来のようにＹ軸方向についての位置に応じて変化することがない。個別に説明すると、第１フィルタ電極２２ＡにおいてＹ軸方向について全域にわたって電位Ｖ_ｃ１がほぼ一定とされ、第２フィルタ電極２２ＢにおいてＹ軸方向について全域にわたって電位Ｖ_ｃ２がほぼ一定とされ、第３フィルタ電極２２ＣにおいてＹ軸方向について全域にわたって電位Ｖ_ｃ３がほぼ一定とされ、第４フィルタ電極２２ＤにおいてＹ軸方向について全域にわたって電位Ｖ_ｃ４がほぼ一定とされ、第５フィルタ電極２２ＥにおいてＹ軸方向について全域にわたって電位Ｖ_ｃ５がほぼ一定とされる。従って、各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅの電位Ｖ_ｃ１～Ｖ_ｃ５によって捕集された荷電粒子に基づく検出結果の分解能を従来よりも高くすることができる。また、給電電極２８のうち、Ｙ軸方向についての一方の端部２８αに第１電位Ｖ_ｃｍａｘを、他方の端部２８βに第２電位Ｖ_ｃｍｉｎを、それぞれ供給すればよいから、従来よりも第２電極２２に電位を供給するための回路を簡単にすることができる。なお、図１０Ｂのマップグラフを満たす場合を例示すると、１０段階の補償電圧ＣＶ１～ＣＶ１０を各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅに印加するには、第１の測定（例えば補償電圧ＣＶ１～ＣＶ５を印加する測定）と第２の測定（例えば補償電圧ＣＶ６～ＣＶ１０を印加する測定）とで第１電位Ｖ_ｃｍａｘ及び第２電位Ｖ_ｃｍｉｎを異ならせればよい。

以上説明したように本実施形態の検出セル（検出器）２０は、第１電極２１と、第１電極２１と間隔を空けて対向し、第１電極２１との間に検出対象物である荷電粒子の流路２５を形成する第２電極２２と、第１電極２１及び第２電極２２に対して流路２５の下流側に配され、荷電粒子を捕集する検出電極（第３電極）２６と、第２電極２２に接続され、第２電極２２よりもシート抵抗が高い給電電極（第４電極）２８と、を備え、給電電極２８は、流路２５にて荷電粒子が流れる方向である第１方向と交差し、第１電極２１から第２電極２２へ向かう方向である第２方向と直交する第３方向に沿って延在し、給電電極２８のうち、第３方向についての一方の端部２８αが第１電位Ｖ_ｃｍａｘとされ、第３方向についての他方の端部２８βが第１電位Ｖ_ｃｍａｘよりも低い第２電位Ｖ_ｃｍｉｎとされており、第２電極２２は、第３方向に間隔を空けて並ぶ第１フィルタ電極（第５電極）２２Ａ及び第２フィルタ電極（第６電極）２２Ｂを含み、第１フィルタ電極２２Ａは、給電電極２８のうち、他方の端部２８βよりも一方の端部２８αに近い位置に接続され、第２フィルタ電極２２Ｂは、給電電極２８のうち、第１フィルタ電極２２Ａの接続位置よりも他方の端部２８βに近い位置に接続され、検出電極２６は、第３方向に間隔を空けて並ぶ第１検出電極（第７電極）２６Ａ及び第２検出電極（第８電極）２６Ｂを含み、第１検出電極２６Ａは、第１フィルタ電極２２Ａと第１方向に沿って並んで配され、第２検出電極２６Ｂは、第２フィルタ電極２２Ｂと第１方向に沿って並んで配される。

第１電極２１と第２電極２２との間に生じる電界によって第１電極２１と第２電極２２との間に形成される流路２５における荷電粒子の通過の可否が制御される。流路２５を通過した荷電粒子は、第１電極２１及び第２電極２２に対して流路２５の下流側に配される検出電極２６により捕集され、検出される。第２電極２２には、接続された給電電極２８によって電位が供給される。給電電極２８は、第２電極２２よりもシート抵抗が高いので、第２電極２２に含まれる第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂの接続位置が第３方向について異なることで、第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂに供給される電位が異なる。具体的には、第１フィルタ電極２２Ａは、給電電極２８のうち、第３方向について他方の端部２８βよりも一方の端部２８αに近い位置に接続されるので、第２電位Ｖ_ｃｍｉｎよりも第１電位Ｖ_ｃｍａｘに近い電位または第１電位Ｖ_ｃｍａｘと同じ電位とされる。第２フィルタ電極２２Ｂは、給電電極２８のうち、第３方向について第１フィルタ電極２２Ａの接続位置よりも他方の端部２８βに近い位置に接続されるので、第１フィルタ電極２２Ａの電位よりも低い電位とされる。検出電極２６に含まれる第１検出電極２６Ａは、第１フィルタ電極２２Ａと第１方向に沿って並んで配されているので、上記した電位の第１フィルタ電極２２Ａによってフィルタリングされた荷電粒子を捕集することができる。検出電極２６に含まれる第２検出電極２６Ｂは、第２フィルタ電極２２Ｂと第１方向に沿って並んで配されているので、上記した電位の第２フィルタ電極２２Ｂによってフィルタリングされた荷電粒子を捕集することができる。

ここで、第２電極２２は、給電電極２８よりもシート抵抗が低い。従って、第１フィルタ電極２２Ａの電位は、第１フィルタ電極２２Ａの範囲内においては一定の電位となり、第２フィルタ電極２２Ｂの電位は、第２フィルタ電極２２Ｂの範囲内においては一定の電位となる。つまり、第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂの各電位は、従来のように第３方向の位置に応じて変化することがないから、第１検出電極２６Ａ及び第２検出電極２６Ｂによって捕集された荷電粒子に基づく検出結果の分解能を従来よりも高くすることができる。また、給電電極２８のうち、第３方向についての一方の端部２８αに第１電位Ｖ_ｃｍａｘを、他方の端部２８βに第２電位Ｖ_ｃｍｉｎを、それぞれ供給すればよいから、従来よりも第２電極２２に電位を供給するための回路を簡単にすることができる。

また、給電電極２８は、第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂに対して第１電極２１側とは反対側に重なる。仮に給電電極２８が第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂとは重ならない配置とされる場合に比べると、当該検出セル２０のスペース効率が向上し、当該検出セル２０を小型化する上で好適となる。

また、給電電極２８は、第１方向に沿って延在し、第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂの全長に至るよう設けられ、第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂのうち、給電電極２８側を向いた面に対して第１方向について全長にわたって接する。第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂにおいて、第１方向についての電位分布がそれぞれ均一化される。これにより、荷電粒子の捕捉率が向上する。また、給電電極２８と第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂとが直接接するので、給電電極２８と第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂとを接続するための配線等が不要となる。

また、給電電極２８は、第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂのうち、給電電極２８側を向いた面の全域にわたって接する。仮に第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂの対向面の一部が給電電極２８に接する場合に比べると、給電電極２８と第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂとの接続信頼性が高くなり、また、第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂの表面に段差が生じ難くなる。仮に給電電極２８と第１フィルタ電極２２Ａ及び第２フィルタ電極２２Ｂとの間に絶縁膜を介在させた場合に比べると、製造プロセスが簡略化される。

また、第１フィルタ電極２２Ａ及び第１検出電極２６Ａは、第３方向についての寸法が同じとされるとともに第３方向について同心に配され、第２フィルタ電極２２Ｂ及び第２検出電極２６Ｂは、第３方向についての寸法が同じとされるとともに第３方向について同心に配される。第１フィルタ電極２２Ａによりフィルタリングされた荷電粒子を、第１検出電極２６Ａにより効率的に捕捉することができる。第２フィルタ電極２２Ｂによりフィルタリングされた荷電粒子を、第２検出電極２６Ｂにより効率的に捕捉することができる。これにより、荷電粒子の捕捉率が向上する。

＜実施形態２＞
実施形態２を図１１から図１４によって説明する。この実施形態２では、第２電極１２２と給電電極１２８との間に絶縁膜２９を設けた場合を示す。なお、上記した実施形態１と同様の構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。

本実施形態に係る検出セル１２０に備わる第２基板１２４には、図１１及び図１２に示すように、絶縁膜２９が設けられている。絶縁膜２９は、第２電極１２２と給電電極１２８との間にＺ軸方向について挟まれるよう配されている。詳しくは、絶縁膜２９は、給電電極１２８に対してＺ軸方向について第１電極１２１側（第２基板１２４側とは反対側）に重ねられ、第２電極１２２に対してＺ軸方向について第１電極１２１側とは反対側（第２基板１２４側）に重ねられている。絶縁膜２９は、給電電極１２８をＸ軸方向及びＹ軸方向について概ね全域にわたって覆うよう配されている。絶縁膜２９は、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ等の無機材料からなり、単層膜であっても積層膜であってもよい。絶縁膜２９の膜厚は、例えば１００ｎｍ～９００ｎｍの範囲とされる。絶縁膜２９の絶縁性能を十分に担保するには、絶縁膜２９の膜厚を５００ｎｍ以上とするのが好ましい。

絶縁膜２９には、給電電極１２８と各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅとを個別に接続するための開口２９Ａ～２９Ｅが設けられている。詳しくは、絶縁膜２９には、第１フィルタ電極１２２Ａの一部と重なる位置に配される第１開口２９Ａと、第２フィルタ電極１２２Ｂの一部と重なる位置に配される第２開口２９Ｂと、第３フィルタ電極１２２Ｃの一部と重なる位置に配される第３開口２９Ｃと、第４フィルタ電極１２２Ｄの一部と重なる位置に配される第４開口２９Ｄと、第５フィルタ電極１２２Ｅの一部と重なる位置に配される第５開口２９Ｅと、が設けられる。第１フィルタ電極１２２Ａは、その一部が第１開口２９Ａを通して給電電極１２８に接続される。第２フィルタ電極１２２Ｂは、その一部が第２開口２９Ｂを通して給電電極１２８に接続される。第３フィルタ電極１２２Ｃは、その一部が第３開口２９Ｃを通して給電電極１２８に接続される。第４フィルタ電極１２２Ｄは、その一部が第４開口２９Ｄを通して給電電極１２８に接続される。第５フィルタ電極１２２Ｅは、その一部が第５開口２９Ｅを通して給電電極１２８に接続される。このように、本実施形態に係る複数の第２電極１２２は、給電電極１２８に対して複数の開口２９Ａ～２９Ｅを通してＹ軸方向について異なる位置に接続されている。

絶縁膜２９には、各開口２９Ａ～２９Ｅが、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２ＥとＹ軸方向について同心となる位置（Ｙ軸方向についての中央位置）に設けられる。従って、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅは、Ｙ軸方向についての中央部分が各開口２９Ａ～２９Ｅを通して選択的に給電電極１２８に接続される。絶縁膜２９には、各開口２９Ａ～２９Ｅが、Ｘ軸方向に沿って延在し、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅ（絶縁膜２９）の全長に至るよう設けられる。従って、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅは、給電電極１２８に対して各開口２９Ａ～２９Ｅを通してＸ軸方向について全長にわたって接する。絶縁膜２９は、各開口２９Ａ～２９Ｅの幅寸法（Ｙ軸方向についての寸法）がほぼ一定で、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの幅寸法よりも十分に小さい値とされる。具体的には、各開口２９Ａ～２９Ｅの幅寸法は、例えば１μｍ～５００μｍの範囲とされる。絶縁膜２９は、各開口２９Ａ～２９ＥがＹ軸方向についてほぼ等間隔に並んで配されている。Ｙ軸方向に隣り合う各開口２９Ａ～２９Ｅの間の間隔は、例えば１０μｍ～１．５ｍｍの範囲とされる。つまり、Ｙ軸方向に隣り合う各開口２９Ａ～２９Ｅの間の間隔は、実施形態１と同等でもよい。

給電電極１２８には、各開口２９Ａ～２９Ｅと重畳していて第２電極１２２に直接接する部分と、各開口２９Ａ～２９Ｅとは非重畳とされて第２電極１２２とは直接接しない部分と、が含まれる。以下では、給電電極１２８のうち、第１開口２９Ａと重畳する部分を第６重畳部１２８Ｊとし、第２開口２９Ｂと重畳する部分を第７重畳部１２８Ｋとし、第３開口２９Ｃと重畳する部分を第８重畳部１２８Ｌとし、第４開口２９Ｄと重畳する部分を第９重畳部１２８Ｍとし、第５開口２９Ｅと重畳する部分を第１０重畳部１２８Ｎとする。また、給電電極１２８のうち、Ｙ軸方向について第１開口２９Ａに対して第２開口２９Ｂ側とは反対側（図１１の上側、図１２の左側）に位置していて一方の端部１２８αを含む部分を第５非重畳部１２８Ｏとする。給電電極１２８のうち、Ｙ軸方向について第１開口２９Ａと第２開口２９Ｂとの間に位置する部分を第６非重畳部１２８Ｐとし、Ｙ軸方向について第２開口２９Ｂと第３開口２９Ｃとの間に位置する部分を第７非重畳部１２８Ｑとし、Ｙ軸方向について第３開口２９Ｃと第４開口２９Ｄとの間に位置する部分を第８非重畳部１２８Ｒとし、Ｙ軸方向について第４開口２９Ｄと第５開口２９Ｅとの間に位置する部分を第９非重畳部１２８Ｓとする。給電電極１２８のうち、Ｙ軸方向について第５開口２９Ｅに対して第４開口２９Ｄ側とは反対側（図１１の下側、図１２の右側）に位置していて他方の端部１２８βを含む部分を第１０非重畳部１２８Ｔとする。第５非重畳部１２８Ｏ～第１０非重畳部１２８Ｔのうち、第６非重畳部１２８Ｐ～第９非重畳部１２８Ｓは、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅとは非重畳となる部分（Ｙ軸方向に隣り合うフィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの間に位置する部分）を含む。

給電電極１２８及び各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅのそれぞれの電位に関して図１３を用いて説明する。図１３は、給電電極１２８及び各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅに係る回路図である。第２電極１２２よりもシート抵抗が高い給電電極１２８のうち、各開口２９Ａ～２９Ｅとは非重畳とされる各非重畳部１２８Ｏ～１２８Ｔは、それぞれ実質的に抵抗器として機能する。図１３に示される回路図には、各非重畳部１２８Ｏ～１２８Ｔを抵抗器として図示している。各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅに供給される電位には、図１３に示すように、給電電極１２８に対する各フィルタ電極１２２Ａ～１２２ＥのＹ軸方向についての接続位置である各開口２９Ａ～２９Ｅと、給電電極１２８のうちの第１電位Ｖ_ｃｍａｘとされる一方の端部１２８αと、の間の距離に応じた電圧降下が生じる。具体的には、第１フィルタ電極１２２Ａの電位Ｖ_ｃ６は、第１電位Ｖ_ｃｍａｘよりも低い。第１フィルタ電極１２２Ａの電位Ｖ_ｃ６と第１電位Ｖ_ｃｍａｘとの間には、一方の端部１２８αと第１開口２９Ａとの間の距離(第５非重畳部１２８Ｏの幅寸法）に応じた電位差が生じている。第１フィルタ電極１２２Ａの電位Ｖ_ｃ６と第２フィルタ電極１２２Ｂの電位Ｖ_ｃ７との間には、第１開口２９Ａと第２開口２９Ｂとの間の距離（第６非重畳部１２８ＰのＹ軸方向についての寸法）に応じた電位差が生じている。第２フィルタ電極１２２Ｂの電位Ｖ_ｃ７と第３フィルタ電極１２２Ｃの電位Ｖ_ｃ８との間には、第２開口２９Ｂと第３開口２９Ｃとの間の距離（第７非重畳部１２８ＱのＹ軸方向についての寸法）に応じた電位差が生じている。第３フィルタ電極１２２Ｃの電位Ｖ_ｃ８と第４フィルタ電極１２２Ｄの電位Ｖ_ｃ９との間には、第３開口２９Ｃと第４開口２９Ｄとの間の距離（第８非重畳部１２８ＲのＹ軸方向についての寸法）に応じた電位差が生じている。第４フィルタ電極１２２Ｄの電位Ｖ_ｃ９と第５フィルタ電極１２２Ｅの電位Ｖ_ｃ１０との間には、第４開口２９Ｄと第５開口２９Ｅとの間の距離（第９非重畳部１２８ＳのＹ軸方向についての寸法）に応じた電位差が生じている。第５フィルタ電極１２２Ｅの電位Ｖ_ｃ１０は、第２電位Ｖ_ｃｍｉｎよりも高い。第５フィルタ電極１２２Ｅの電位Ｖ_ｃ１０と第２電位Ｖ_ｃｍｉｎとの間には、他方の端部１２８βと第５開口２９Ｅとの間の距離（第１０非重畳部１２８Ｔの幅寸法）に応じた電位差が生じている。本実施形態では、Ｙ軸方向に隣り合う開口２９Ａ～２９Ｅの間の距離が全て等しいことから、Ｙ軸方向に隣り合うフィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの間に生じる電位差も等しい。

以上のように、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの電位Ｖ_ｃ６～Ｖ_ｃ１０は、絶縁膜２９における各開口２９Ａ～２９ＥのＹ軸方向についての位置に依存しており、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２ＥのＹ軸方向についての位置や幅寸法とは無関係である。従って、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２ＥのＹ軸方向についての位置や幅寸法に係る設計自由度が高くなっている。このことを利用し、本実施形態では、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの幅寸法が、実施形態１に記載した各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅの幅寸法よりも大きい。これに伴い、Ｙ軸方向に隣り合う各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの間の間隔は、実施形態１に記載したＹ軸方向に隣り合う各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅの間の間隔（図５）よりも小さく、各開口２９Ａ～２９Ｅの幅寸法よりも小さい。このようにＹ軸方向に隣り合う各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの間の間隔を極力狭く設定すれば、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅに捕捉されない荷電粒子の量を減らすことができるので、結果として各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅによる荷電粒子の捕捉率を向上させることができる。また、給電電極１２８は、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅのうちの給電電極１２８側を向いた面に対して各開口２９Ａ～２９Ｅと重畳する各重畳部１２８Ｊ～１２８ＮがＸ軸方向について全長にわたって接している。このようにすれば、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅにおいて、Ｘ軸方向についての電位分布がそれぞれ均一化される。これにより、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅによる荷電粒子の捕捉率をより向上させることができる。なお、各検出電極１２６Ａ～１２６Ｅの幅寸法は、Ｘ軸方向に沿って並ぶ各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの幅寸法と同じとされる。また、各偏向電極２７Ａ～２７Ｅの幅寸法は、対向する各検出電極１２６Ａ～１２６Ｅの幅寸法と同じとされる。

図１４は、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２ＥのＹ軸方向についての位置と、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの電位Ｖ_ｃ６～Ｖ_ｃ１０と、の関係を概念的に表すグラフである。図１４における縦軸が各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの電位Ｖ_ｃ６～Ｖ_ｃ１０であり、横軸が各フィルタ電極１２２Ａ～１２２ＥのＹ軸方向についての位置である。図１４の横軸には、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２ＥのＹ軸方向についての範囲が示されている。なお、図１４の横軸においてＹ軸方向に隣り合うフィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの間には、第６非重畳部１２８Ｐ～第９非重畳部１２８Ｓの一部（各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅとは非重畳となる部分）が存在している。図１４によれば、第１フィルタ電極１２２Ａの電位Ｖ_ｃ６、第２フィルタ電極１２２Ｂの電位Ｖ_ｃ７、第３フィルタ電極１２２Ｃの電位Ｖ_ｃ８、第４フィルタ電極１２２Ｄの電位Ｖ_ｃ９、第５フィルタ電極１２２Ｅの電位Ｖ_ｃ１０の順で低下する。第１フィルタ電極１２２Ａの電位Ｖ_ｃ６は、第１電位Ｖ_ｃｍａｘよりも低い。第５フィルタ電極１２２Ｅの電位Ｖ_ｃ１０は、第２電位Ｖ_ｃｍｉｎよりも高い。各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの電位Ｖ_ｃ６～Ｖ_ｃ１０は、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２ＥのＹ軸方向についての範囲において一定とされる。各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅは、実施形態１に比べると、幅広であることから、各電位Ｖ_ｃ６～Ｖ_ｃ１０が一定となるＹ軸方向についての範囲も広くなっている。各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの電位Ｖ_ｃ６～Ｖ_ｃ１０が一定であることには、各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅと給電電極１２８との接点である各開口２９Ａ～２９ＥがＸ軸方向に沿って延在して給電電極１２８の全長にわたって形成されていることも寄与している。

以上説明したように本実施形態によれば、給電電極１２８と第１フィルタ電極１２２Ａ及び第２フィルタ電極１２２Ｂとの間に挟まれる絶縁膜２９を備え、絶縁膜２９には、第１フィルタ電極１２２Ａの一部と重なる位置に配される第１開口２９Ａと、第２フィルタ電極１２２Ｂの一部と重なる位置に配される第２開口２９Ｂと、が設けられる。第１開口２９Ａを通して第１フィルタ電極１２２Ａの一部が給電電極１２８に接続され、第２開口２９Ｂを通して第２フィルタ電極１２２Ｂの一部が給電電極１２８に接続される。第１開口２９Ａと第２開口２９Ｂとの間の距離に応じて第１フィルタ電極１２２Ａと第２フィルタ電極１２２Ｂとの間に電位差が生じる。仮に、給電電極１２８が第１フィルタ電極１２２Ａ及び第２フィルタ電極１２２Ｂの対向面の全域にわたって直接接する構成であると、第１フィルタ電極１２２Ａと第２フィルタ電極１２２Ｂとの間に生じさせる電位差に応じて第１フィルタ電極１２２Ａと第２フィルタ電極１２２Ｂとの間に空ける間隔が定まることになる。その点、第１フィルタ電極１２２Ａと第２フィルタ電極１２２Ｂとの間に生じさせる電位差に応じて第１開口２９Ａと第２開口２９Ｂとの間の距離を設定すれば、第１フィルタ電極１２２Ａと第２フィルタ電極１２２Ｂとの間の間隔について自由に設定することができる。これにより、第１フィルタ電極１２２Ａと第２フィルタ電極１２２Ｂとの間の間隔を極力狭くすることが可能となるので、荷電粒子の捕捉率を向上させる上で好適となる。また、給電電極１２８と第１フィルタ電極１２２Ａ及び第２フィルタ電極１２２Ｂとが直接接するので、給電電極１２８と第１フィルタ電極１２２Ａ及び第２フィルタ電極１２２Ｂとを接続するための配線等が不要となる。

また、給電電極１２８は、第１方向に沿って延在し、第１フィルタ電極１２２Ａ及び第２フィルタ電極１２２Ｂの全長に至るよう設けられ、絶縁膜２９には、第１開口２９Ａ及び第２開口２９Ｂが、第１方向に沿って延在し、第１フィルタ電極１２２Ａ及び第２フィルタ電極１２２Ｂの全長に至るよう設けられる。このようにすれば、給電電極１２８は、第１フィルタ電極１２２Ａ及び第２フィルタ電極１２２Ｂのうち、給電電極１２８側を向いた面に対して第１方向について全長にわたって接する。従って、第１フィルタ電極１２２Ａ及び第２フィルタ電極１２２Ｂにおいて、第１方向についての電位分布がそれぞれ均一化される。これにより、荷電粒子の捕捉率がより向上する。

＜他の実施形態＞
本明細書が開示する技術は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されず、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。

（１）給電電極２８，１２８は、Ｘ軸方向についての寸法が、第２電極２２，１２２（各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅ，１２２Ａ～１２２Ｅ）におけるＸ軸方向についての寸法よりも小さくてもよい。例えば、給電電極２８，１２８は、Ｙ軸方向に沿って延在する細長い帯状をなしていて、第２電極２２，１２２（各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅ，１２２Ａ～１２２Ｅ）に対してＸ軸方向について部分的に重畳するよう配されていてもよい。

（２）給電電極２８，１２８は、第２電極２２，１２２（各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅ，１２２Ａ～１２２Ｅ）とは非重畳となる位置に配されていてもよい。その場合、給電電極２８，１２８と第２電極２２，１２２（各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅ，１２２Ａ～１２２Ｅ）とを接続する配線等を設けることが可能である。

（３）上記した（１）または（２）において、給電電極２８，１２８は、Ｘ軸方向に対して直交せずに交差する方向（Ｙ軸方向に対する斜め方向）に沿って延在してもよい。

（４）実施形態１に記載の構成において、第１重畳部２８Ａが給電電極２８におけるＹ軸方向についての一方の端部２８αを含まなくてもよい。同様に、第５重畳部２８Ｅが給電電極２８におけるＹ軸方向についての他方の端部２８βを含まなくてもよい。

（５）実施形態２に記載の構成において、絶縁膜２９におけるＹ軸方向についての各開口２９Ａ～２９Ｅの具体的な配置は、適宜に変更可能である。例えば各開口２９Ａ～２９Ｅが、重畳する各フィルタ電極１２２Ａ～１２２ＥにおけるＹ軸方向についての中央位置から偏在していてもよい。このとき、第１開口２９Ａを、給電電極１２８におけるＹ軸方向についての一方の端部１２８αと重畳する配置とすることが可能であり、その場合は第１フィルタ電極１２２Ａの電位Ｖ_ｃ６が第１電位と等しくなる。同様に、第５開口２９Ｅを、給電電極１２８におけるＹ軸方向についての他方の端部１２８βと重畳する配置とすることが可能であり、その場合は第５フィルタ電極１２２Ｅの電位Ｖ_ｃ１０が第２電位と等しくなる。また、各開口２９Ａ～２９ＥがＹ軸方向について非等間隔に配列されてもよい。

（６）実施形態２に記載の構成において、絶縁膜２９における各開口２９Ａ～２９ＥのＸ軸方向についての寸法が各フィルタ電極１２２Ａ～１２２ＥのＸ軸方向についての寸法よりも小さくてもよい。その場合、例えば１つのフィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅに対して複数の開口２９Ａ～２９Ｅを重畳配置し、複数の開口２９Ａ～２９ＥをＸ軸方向に沿って並べて配置することが可能である。

（７）実施形態２に記載の構成において、１つのフィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅに対して複数の開口２９Ａ～２９Ｅを重畳配置し、複数の開口２９Ａ～２９ＥをＹ軸方向に沿って並べて配置することも可能である。この構成を上記した（６）と組み合わせることも可能である。

（８）実施形態２に記載の構成において、Ｙ軸方向に隣り合う各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの間の間隔は、各開口２９Ａ～２９Ｅの幅寸法と同じでもよく、またそれよりも大きくてもよい。また、Ｙ軸方向に隣り合う各フィルタ電極１２２Ａ～１２２Ｅの間の間隔は、実施形態１に記載したＹ軸方向に隣り合う各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅの間の間隔と同等でもよい。

（９）実施形態２に記載の構成において、絶縁膜２９の材料が、有機材料等であってもよい。

（１０）実施形態２に記載の構成において、絶縁膜２９の膜厚に係る数値範囲は、適宜に変更可能である。

（１１）第２電極２２，１２２（フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅ，１２２Ａ～１２２Ｅ）の設置数は、２以上であれば５以外に適宜に変更可能である。同様に、検出電極２６及び偏向電極２７の設置数は、２つずつ以上であれば５つずつ以外にも適宜に変更可能である。

（１２）各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅ，１２２Ａ～１２２ＥがＹ軸方向について非等間隔に配列されていてもよい。

（１３）各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅ，１２２Ａ～１２２Ｅの幅寸法が一定でなくてもよい。

（１４）各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅ，１２２Ａ～１２２Ｅと、各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅ，１２２Ａ～１２２Ｅに対してＸ軸方向に沿って並ぶ各検出電極２６Ａ～２６Ｅ，１２６Ａ～１２６Ｅと、でＹ軸方向についての寸法が異なっていてもよい。各検出電極２６Ａ～２６Ｅ，１２６Ａ～１２６Ｅが各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅ，１２２Ａ～１２２Ｅよりも幅広であってもよいが、逆に幅狭であってもよい。

（１５）Ｙ軸方向に隣り合うフィルタ電極２２Ａ～２２Ｅ，１２２Ａ～１２２Ｅの間の間隔に係る数値範囲は、適宜に変更可能である。特に、実施形態１に記載の構成においては、上記数値範囲は、第２電極２２及び給電電極２８の各シート抵抗の値に応じて適宜に調整することができる。

（１６）第１電極２１及び第２電極２２，１２２の膜厚に係る数値範囲は、適宜に変更可能である。

（１７）第１基板２３に第２電極２２，１２２、給電電極２８，１２８及び偏向電極２７等が設けられ、第２基板２４に第１電極２１及び検出電極２６等が設けられてもよい。

（１８）第２電極２２，１２２に分散電圧ＤＶ及び補償電圧ＣＶを共に印加してもよい。その場合、第２電極２２，１２２を構成する各フィルタ電極２２Ａ～２２Ｅ，１２２Ａ～１２２Ｅに対して分散電圧ＤＶを供給するための電極や配線を給電電極２８，１２８とは別途に設けることができる。なお、第１電極２１は、接地等すればよい。

（１９）第１電極２１に補償電圧ＣＶを印加し、第２電極２２，１２２に分散電圧ＤＶを印加することも可能である。

（２０）検出器は、検出セル２０，１２０に加えて制御部４０の一部または全てを含んでもよい。

２０，１２０…検出セル（検出器）、２１…第１電極、２２，１２２…第２電極、２２Ａ，１２２Ａ…第１フィルタ電極（第５電極）、２２Ｂ，１２２Ｂ…第２フィルタ電極（第６電極）、２５…流路、２６…検出電極（第３電極）、２６Ａ，１２６Ａ…第１検出電極（第７電極）、２６Ｂ，１２６Ｂ…第２検出電極（第８電極）、２８，１２８…給電電極（第４電極）、２８α，１２８α…一方の端部、２８β，１２８β…他方の端部、２９…絶縁膜、２９Ａ…第１開口、２９Ｂ…第２開口、Ｖ_ｃｍａｘ…第１電位、Ｖ_ｃｍｉｎ…第２電位

Claims

第１電極と、
前記第１電極と間隔を空けて対向し、前記第１電極との間に検出対象物である荷電粒子の流路を形成する第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極に対して前記流路の下流側に配され、前記荷電粒子を捕集する第３電極と、
前記第２電極に接続され、前記第２電極よりもシート抵抗が高い第４電極と、を備え、
前記第４電極は、前記流路にて前記荷電粒子が流れる方向である第１方向と交差し、前記第１電極から前記第２電極へ向かう方向である第２方向と直交する第３方向に沿って延在し、
前記第４電極のうち、前記第３方向についての一方の端部が第１電位とされ、前記第３方向についての他方の端部が前記第１電位よりも低い第２電位とされており、
前記第２電極は、前記第３方向に間隔を空けて並ぶ第５電極及び第６電極を含み、
前記第５電極は、前記第４電極のうち、前記他方の端部よりも前記一方の端部に近い位置に接続され、
前記第６電極は、前記第４電極のうち、前記第５電極の接続位置よりも前記他方の端部に近い位置に接続され、
前記第３電極は、前記第３方向に間隔を空けて並ぶ第７電極及び第８電極を含み、
前記第７電極は、前記第５電極と前記第１方向に沿って並んで配され、
前記第８電極は、前記第６電極と前記第１方向に沿って並んで配される検出器。
前記第４電極は、前記第５電極及び前記第６電極に対して前記第１電極側とは反対側に重なる請求項１記載の検出器。
前記第４電極は、前記第１方向に沿って延在し、前記第５電極及び前記第６電極の全長に至るよう設けられ、前記第５電極及び前記第６電極のうち、前記第４電極側を向いた面に対して前記第１方向について全長にわたって接する請求項２記載の検出器。
前記第４電極は、前記第５電極及び前記第６電極のうち、前記第４電極側を向いた面の全域にわたって接する請求項３記載の検出器。
前記第４電極と前記第５電極及び前記第６電極との間に挟まれる絶縁膜を備え、
前記絶縁膜には、前記第５電極の一部と重なる位置に配される第１開口と、前記第６電極の一部と重なる位置に配される第２開口と、が設けられる請求項２記載の検出器。
前記第４電極は、前記第１方向に沿って延在し、前記第５電極及び前記第６電極の全長に至るよう設けられ、
前記絶縁膜には、前記第１開口及び前記第２開口が、前記第１方向に沿って延在し、前記第５電極及び前記第６電極の全長に至るよう設けられる請求項５記載の検出器。
前記第５電極及び前記第７電極は、前記第３方向についての寸法が同じとされるとともに前記第３方向について同心に配され、
前記第６電極及び前記第８電極は、前記第３方向についての寸法が同じとされるとともに前記第３方向について同心に配される請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の検出器。