JP2628533B2 - 質量分析型残留ガス分析計 - Google Patents
質量分析型残留ガス分析計Info
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Description
行う、電子衝撃型イオン源を搭載する質量分析計に関す
る。
計が使用されており、高感度で動作安定なことからイオ
ン源には一般に電子衝撃型の熱陰極型イオン源が使用さ
れる。即ち、この種の残留ガス分析計は、例えば第4図
に示すように、真空壁8で真空側Aを大気側Bから隔離
し、真空側A内に収納ケース19を設けて順次、イオン源
シールドケース16内にBA型陽極17と熱陰極リード線18を
配置して構成されるイオン源部、質量分析部2、イオン
電流二次電子倍増管4、電流導入真空端子5を接続して
いる。尚、9はガスケットである。
10-8Torr(10-6Pa)以下の超高真空領域で使用してみる
と、熱陰極からの熱によってイオン源部、分析部、検出
部の総ての部分に温度上昇が起こり、多量のガスが放出
される。このため、真空槽の残留ガス分析を行っている
よりは、質量分析計が放出する自分自身のガス分析を行
っているような状態が発生する。そこでこのような事態
を避けるために、分析に先立ってあらかじめ電極の脱ガ
スを行っておく方法が採られる。その方法は、イオン源
を構成する電極を熱陰極からの電子によって衝撃して温
度上昇させるもので、電子ボンバード法と称される。し
かし、この方法でも、イオン源の総ての部分に電子をボ
ンバードすることはできないし、また分析部、検出部な
どには構造上全くこの電子ボンバード法を適用すること
はできない。そこで分析部、検出部の脱ガスは、真空壁
の外側に電熱線を巻き、外側から加熱する方法が取られ
る。しかし、この方法も真空の断熱効果のために十分な
昇温は難しく、外側からの加熱では最高温度がステンレ
ス製の真空容器で450℃、アルミニウム合金製の真空容
器では150℃止まりなので脱ガスはどうしても不完全に
なる。また、分析部、検出部をあまり高温にすることは
分析計としての精度の維持が難しくなり好ましくない。
さらに外側からの加熱では、熱の多くは大気に逃げてし
まうので非常に大きな電力を必要とする。
用いて10-10Torr以下の超高真空領域のガス分析を行う
ためには、1年間以上に渡って使い込んで、分析部、検
出部のガスを経時的に枯らす必要があった。しかし、使
い込んだ分析型であっても、使用時は残留ガス圧を一桁
以上悪化させるほどのガス放出を伴うのが常で、分析
部、検出部からのガス放出が無視できず、正確なガス分
析が行えないのが現状である。
は、前掲第4図に示されるように、熱源のイオン源部
が、真空槽の内側でイオン源部・質量分析部・イオン検
出部・電流導入真空端子の順で接続され、大気で冷やさ
れる真空端子から最も遠い位置に配置されているためで
ある。即ち、イオン源からの熱が、十分な脱ガスを行う
ことのできない分析部、検出部を伝導させて真空端子に
導き、大気に放出する形になっているため、分析部、検
出部からのガス放出が起こってしまうことに起因するも
のである。
の残留ガス分析計において、分析部、検出部の温度上昇
を全く起こらなくしてガス放出を無くし、超高真空だけ
でなくこれまで不可能であった10-11Pa(10-13Torr)以
下の極高真空の残留ガス分析も一挙に可能にする残留ガ
ス分析計を提案するものである。
密度を知るために、分子を電子衝撃によって電離し、そ
の電離によって得られるイオン流を分析部に配置した電
界や磁界の作用でそのイオンの電荷対質量比に応じて分
離し、そのイオン電流の大きさから分子の種類及び分子
密度を求める質量分析型残留ガス分析計において、 金属製真空壁を真空装置の真空側から大気側へ突出形
成するとともに、イオン源を構成する電極を、前記金属
製真空壁と連続する金属製構造材上に電気絶縁材を介し
て真空壁の内側で支持させ、さらに、イオン源部と分析
部はガスケットを挟んで真空フランジによって連結して
質量分析型を形成し、前記ガスケット部からイオン源部
と分析部を分離可能に構成した質量分析型残留ガス分析
計である。
は電気絶縁材を通して直接真空壁に逃がすこととなり、
当該熱が分析部、検出部に行くことを阻止できる。さら
に、真空壁が外気の空冷により、略室温に保たれること
によってイオン源の温度上昇が押さえられる。即ち、イ
オン源部と分析部の接続部分を大気にさらすことによっ
て分析部、検出部の温度上昇を全く起こらなくしてガス
放出を無くし、超高真空だけでなくこれまで不可能であ
った10-11Pa(10-13Torr)以下の極高真空の残留ガス分
析も一挙に可能となる。
いるので、イオン源部から分析部への熱伝導は真空のガ
スケットの細いエッジを通してのみの伝導となり、従っ
て、分析部への熱遮断はより完全なものになりガス放出
防止も確実なものとなる。更にイオン源部だけを独立に
製作することが可能となるので、各電極の組み込みも非
常に容易になり商品のコストダウンを図ることができ、
加えてフィラメント損傷時のフィラメント交換作業も容
易になる。
る。
増倍管付き四重極型質量分析計に本発明を適用した場合
の実施例である。1は、例えばアルミニウム合金製の両
切りフランジ内に閉塞半球陽極型イオン源を組み立てた
イオン源部、2は四重極質量分析計、3はイオンビーム
偏向電極からなるイオン検出部、4はイオン検出部3の
二次電子増倍管、5は分析部及び偏向電極の電流導入真
空端子、6は二次電子増倍管4の電流導入真空端子、7
はイオン源の電流導入真空端子、8は両切りフランジの
大気に接する真空壁、9はガスケットである。第1図中
のAは真空側、Bは大気側を示す。
リウムを電着したレニウム金属線のリング状熱陰極フィ
ラメントで、動作時はステンレスの支柱11、11′からの
直接通電によって1600〜1800℃の高温に熱せられる。フ
ィラメント10から放出された熱電子は閉塞半球陽極12の
内外に振動し残留気体分子に衝突しイオンを作る。この
とき、高温に熱せられたフィラメント10からは、多量の
熱が支柱11、11′に伝わって来る。しかし、熱は支柱1
1、11′を伝わり、セラミックス等の絶縁物13、13′及
び、該絶縁物13、13′が固着される、真空壁8と連続す
る金属製構造材を通って、アルミニウムの真空壁8に直
接逃がされる。閉塞半径陽極12、ドーナツ盤形状のシー
ルド電極14、半球メッシュのシールド電極15の三電極も
同じくステンレスの別の支柱(図に示さず)に溶接され
セラミックス等の絶縁物を介して真空壁8に固定されて
いる。
電極12、14、15の温度が上昇したとしても、熱は同じよ
うにして支柱からセラミックス等の絶縁物を通して真空
壁8に逃がすことができる。また、三電極12、14、15は
ガス分析使用に先立って、フィラメントからの電子バン
バードによって1000℃以上の高温に昇温され、脱ガス処
理が行われるので、使用時は殆どガスを放出しない。特
に真空壁8に熱伝導良好なアルミニウム合金を使用した
場合は、放熱が非常に良く、ガス分析時に表面温度計を
用いて真空壁8の温度を測っても、室温と全く同じでイ
オン源の温度上昇は全く見られなかった。従って、質量
分析部2、イオン検出部3及び二次電子増倍管4の部分
は室温の状態に保たれるので、放出ガスは無視できる程
小さい。このようにして分析部、検出部の熱陰極からの
熱による温度上昇は全くなくなるので、高温加熱脱ガス
操作の必要性もなくなり、分析部2の精度維持も容易に
なる。精度維持のこのような付加価値が生じたのは、取
りも直さずイオン源からの熱を分析部及び検出部を通過
させないで大気側に放出させる結果に外ならない。
できる形にし、ガスケット9で真空の気密性を保ってい
る。尚、真空壁を構成する材料はアルミニウム合金に限
ったものではなく、ステンレス金属、銅合金等真空容器
用の金属製構成材料であればいかなる材料であってもか
まわない。要はイオン源を構成している電極からの熱を
最短距離で最も近傍の真空壁に逃がし、質量分析部、イ
オン検出部の方に熱が伝導しないように形成されている
方式であればいかなる形状であってもかまわない。ま
た、質量分析部は四重極型に限ったものではなく、磁界
偏向型、飛行時間型などいかなる形式であっても良い。
同じく検出部も二次電子増倍管を用いないファラデーカ
ップ型などいかなるものであっても良い。
を絶縁材を介して金属構造材上に真空壁の内側で支持さ
せた構造なので、電極の一部及び絶縁物の一部が真空壁
を構成することはなく、従って、真空壁をステンレス製
にすることにより、450℃の高温ベークを行うことが可
能となり、また、溶接部などによる接合部存在によるリ
ークの心配も無くすことができる。さらに、絶縁材は真
空側に配置され、電極を絶縁保持するだけの役目なので
少量で済み、しかも、電極と絶縁材、及び絶縁材と金属
真空壁を真空気密にするためのメタライズ溶着の必要も
無い。即ち、ガス放出速度の大きい絶縁物の大きさを必
要最小限に抑えることができ、溶着によるフラックスか
らのガス放出も無いので、イオン源のガス放出速度を最
小にすることができる。
00℃に達したとしても、電極は真空側で、かつ真空壁に
連続する金属構造材上に絶縁材を介して支持されている
ので、この接触部を通して逃げる熱は小さい。即ち、接
触部の絶縁材は小さく、かつメタライズ溶着されていな
いので、熱伝導の接触断面積は甚だ小さく、そのため逃
げる熱量は少なく、昇温が容易で、消費電力も小さくで
きる。このため真空壁の温度上昇も僅かであり、真空壁
のベーキング中に電子ボンバードすることも可能であ
る。さらに、1000℃でガス抜きされた後の電極のガス放
出速度は無視できるほど小さいので、真空壁が室温に戻
された状態で残留ガス分析を行えば、イオン源からのガ
ス放出を受けない残留ガス分析が可能となる。
ン源で発生する熱を電気絶縁物を通して直接真空壁に逃
がすことができ、これより上記熱が分析部や検出部に伝
導される不都合を解消することができると共に、真空壁
を外気による空冷作用で略室温に保存できることと相俟
ってイオン源の昇温が押さえられるので、イオン源での
発生熱に起因する分析部及び検出部の温度上昇を全くな
くして該部でのガス放出を確実に防止することができ、
もって超高真空のみでなく、従来不可能であった10-11P
a(10-13Torr)以下の極高真空の残留ガス分析も可能と
なる等の効果を奏するものである。
いるので、イオン源部から分析部への熱伝導は真空のガ
スケットの細いエッジを通してのみの伝導となり、従っ
て、分析部への熱遮蔽はより完全なものになりガス放出
防止も確実なものとなる。更にイオン源部だけを独立に
製作することが可能となるので、各電極の組み込みも非
常に容易になり商品のコストダウンを図ることができ、
加えてフィラメント損傷時のフィラメント交換作業も容
易になる。また、残留ガス分析計を有機物質を含むガス
雰囲気中で使用する場合でも、炭化汚染されるイオン源
部だけを交換することが可能なので、分析部、検出部に
全く影響を及ぼすこと無く残留ガス分析計としての性能
の確実に維持させることができる等の効果を有するもの
である。
源を搭載した二次電子増倍管付き四重極型質量分析計の
構成の概略図、第2図は同じ実施例のイオン源部の拡大
断面図、第3図は本発明の実施例の残留ガス分析計を用
いて行ったアルミニウム合金真空槽の10-12Torr台の極
高真空の残留ガス分析結果のスペクトル図(一部10倍に
拡大)、第4図は従来の熱陰極型イオン源搭載の二次電
子増倍管付き四重極型質量分析計の概略図である。 1……イオン源部、2……四重極質量分析部、3,3′…
…イオンビームの偏向電極 4……イオン電流二次電子増倍管 5……偏向電極及び四重極高周波の電流導入真空端子 6……二次電子増倍管の電流導入真空端子 7……イオン源電極の電流導入真空端子、8……真空
壁、9……ガスケット 10……熱陰極フィラメント、11、11′……電極の支柱 12……閉塞半球陽極電極、13、13′……セラミック等の
絶縁物 14……ドーナツ板状シールド電極、15……半球状メッシ
ュ・シールド電極 16……イオン源シールドケース、17……BA型陽極、18…
…熱陰極リード線 19……は真空槽内の分析部検出部の収納ケース
Claims (1)
- 【請求項1】真空装置内において特定の種類の気体分子
密度を知るために、分子を電子衝撃によって電離し、そ
の電離によって得られるイオン流を分析部に配置した電
界や磁界の作用でそのイオンの電荷対質量比に応じて分
離し、そのイオン電流の大きさから分子の種類及び分子
密度を求める質量分析型残留ガス分析計において、 金属製真空壁を真空装置の真空側から大気側へ突出形成
するとともに、イオン源を構成する電極を、前記金属製
真空壁と連続する金属製構造材上に電気絶縁材を介して
真空壁の内側で支持させ、さらに、イオン源部と分析部
はガスケットを挟んで真空フランジによって連結して質
量分析計を形成し、前記ガスケット部からイオン源部と
分析部を分離可能に構成したことを特徴とする質量分析
型残留ガス分析計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63268822A JP2628533B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 質量分析型残留ガス分析計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63268822A JP2628533B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 質量分析型残留ガス分析計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02114441A JPH02114441A (ja) | 1990-04-26 |
JP2628533B2 true JP2628533B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=17463735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63268822A Expired - Lifetime JP2628533B2 (ja) | 1988-10-25 | 1988-10-25 | 質量分析型残留ガス分析計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2628533B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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---|---|---|---|---|
JP5145857B2 (ja) * | 2007-10-18 | 2013-02-20 | 株式会社デンソー | ウェハの製造方法 |
EP2091068A1 (en) | 2008-02-15 | 2009-08-19 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | A sensor, a monitoring system and a method for detecting a substance in a gas sample |
US8994258B1 (en) * | 2013-09-25 | 2015-03-31 | Kaufman & Robinson, Inc. | End-hall ion source with enhanced radiation cooling |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56148862U (ja) * | 1980-04-09 | 1981-11-09 | ||
JPS5838911B2 (ja) * | 1981-11-04 | 1983-08-26 | 正彦 土屋 | イオン生成装置 |
JPS61116055U (ja) * | 1985-01-05 | 1986-07-22 |
-
1988
- 1988-10-25 JP JP63268822A patent/JP2628533B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02114441A (ja) | 1990-04-26 |
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