JP2943207B2

JP2943207B2 - 質量分析装置

Info

Publication number: JP2943207B2
Application number: JP2023434A
Authority: JP
Inventors: 紀夫亀島
Original assignee: Shimazu Seisakusho KK
Current assignee: Shimazu Seisakusho KK
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1999-08-30
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: JPH03226955A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はケミカルイオン化イオン源を備えた質量分析
装置に関する。

（従来の技術）ケミカルイオン化法（CI）では試料の分子量の情報が
得られるのでよく用いられている。CI法ではイオン源の
イオン化室に反応ガスを導入し、イオン化室内を比較的
低い真空度に保っておく必要がある。他方質量分析空間
は高真空を必要とする。イオン源と質量分析空間との間
は仕切られて、イオンが通過する小開口によって両方の
空間がつながっている。

このようにイオン源と質量分析空間とは真空度が異る
ので、従来のCI法を用いる質量分析装置では、イオン願
と質量分析空間を別々の排気系に接続していた。このた
め、イオン源と質量分析空間の夫々に主ポンプと補助ポ
ンプが必要であり、高価となる上、排気系のポンプ等の
装置および部品の数が多くなるため、保守も面倒とな
り、故障の確率も高くなると云う問題があった。

（発明が解決しようとする課題）本発明はCI法を用いる質量分析装置で排気系を簡単に
し、排気系の装置，部品の点数を半減させようとするも
のである。

（課題を解決するための手段）第１図に示すように主ポンプ１の吸気口11をイオン源
２と質量分析空間３との間の隔壁４を境にして両方の空
間にまたがるように取付けた。

（作用）質量分析装置で用いられる主ポンプは高真空ポンプで
あるが、高真空ポンプは何等かの方法で吸気口から排気
口に向って、第１図で云えば11から排気口12に向って次
第に高くなる圧力勾配を形成し、これを維持する能力を
有するものである。排気口の圧力が一定であるとき、吸
気口の圧力は排気口が接続されている空間への外部から
のガスの供給即ちリークガスと、CIイオン源の場合であ
れば反応ガスが供給されているので、それを合せたガス
の供給量によって決まり、CIイオン源の方がリークだけ
である質量分析空間よりも主ポンプの吸気口圧力は高く
なる。所で高真空ポンプは吸気口から排気口へ向って高
くなる圧力勾配を形成するが反面、後述実施例で詳述す
るように吸気口から排気口へ向う方向と直交する方向、
第１図で云うと矢印Ａ方向の排気ガスの拡散は妨げる作
用を有している。このため第１図のように一台の主ポン
プをイオン源と質量分析空間とにまたがって接続した場
合、吸気口のイオン源側と質量分析空間側とで圧力が異
っていても、主ポンプ内を通ってイオン源から質量分析
空間へのガスの拡散は起らず、夫々の空間は夫々の空間
へのガス供給量に応じた圧力に保持されるのである。

（実施例）第２図は本発明の一実施例を示す。図で１は主ポンプ
でターボ分子ポンプが用いられている。11は主ポンプの
吸気口であり、13は主ポンプケーシングの上記吸気口11
の周囲に設けられた取付け用フランジである。12は排気
口で図外補助ポンプのロータリポンプに接続されてい
る。２はイオン源空間、３は質量分析空間で、４は両空
間を隔てる隔壁である。隔壁４の中央には小孔41があ
り、イオン源２で生成されたイオンはこの小孔を通して
質量分析空間に入射する。隔壁４は下縁がターボ分子ポ
ンプ１のロータ14の端面すれすれの所まで延びており、
イオン源空間２と質量分析空間３とは上記小孔41およ
び、隔壁４の下縁と主ポンプのロータ14の上端面との間
の隙間によって連通しているが、これらの小孔および隙
間は小さいので、イオン源空間２から質量分析空間への
ガスの流量はきわめて少なく、質量分析空間は高真空に
保たれる。

ターボ分子ポンプは第３図に示すようにロータＲとス
テータＳが交互に配置され、夫々には放射状に多数のス
リットＧが切ってある。スリットＧは軸方向に対して傾
けてあり、ロータとステータとでその傾きの方向が逆に
なっている。ロータが矢印ｒ方向に回転すると、ロータ
左側から矢印ｍの方向に或る速さで進行する分子はロー
タのスリットＧを通過するが、それ以外の方向および速
さの分子はスリットの壁に当り、スリットを通過できな
い。ロータの右側から来る分子は何の方向速度の分子も
皆スリットの壁に当たるので、スリットを通過できな
い。かくしてロータを左から右へは分子の通過が可能で
あるが、右から左へは通過抵抗が大へん高い。ステータ
はスリットの傾きがロータと逆で、ロータを通過した分
子は矢印ｍの方向に運転しているので、ステータのスリ
ットを通過する。従って分子ポンプ全体としてガス分子
は左から右へ移動し、左から右へ次第に高くなる圧力勾
配ができる。ロータ或はステータのスリット内にある分
子はスリットの壁が邪魔になってロータステータの円周
方向には拡散できない。またロータとステータとの間の
隙間は小さいので、この隙間を通っての拡散も無視でき
る。このため第２図でイオン源側の圧力が質量分析空間
の圧力より高くても、イオン源側から質量分析空間側ヘ
ターボ分子ポンプ内を通って拡散して来るガス分子はき
わめてわずかであり、ターボ分子ポンプの吸気口がイオ
ン源と質量分析空間とにまたがって取付けられていて
も、両空間は夫々独自の圧力を保っていることができる
のである。

ターボ分子ポンプは油を使わないので、真空装置内が
清浄に保てるため質量分析装置等によく用いられている
が、拡散ポンプを用いる場合でも本発明は適用できる。
第４図は拡散ポンプを用いた例である。第２図の各部と
対応する部分には同じ符号がつけてある。１は油拡散ポ
ンプでＨは油蒸気上昇管の上端に取付けられた笠で第１
段の下向きノズルＮを形成している。隔壁４の下縁はこ
の笠Ｈの上面に当接する迄延長してあり、望ましくは第
５図に示すように隔壁の正面側から見たとき、隔壁下縁
の両側が笠Ｈの外周に沿って幾分下方向まで延ばすのが
よい、拡散ポンプの油蒸気上昇管の外周の排気作用空間
ではノズルＮから下に向って油の蒸気の分圧は温度が下
がるにつれて低下しているが、被排気ガスの分圧力は逆
に次第に高くなり、両方の分圧の和は排気口の圧力即ち
補助ポンプの吸入口の圧力になっている。ノズルＮの近
辺では油の蒸気圧が高く、その中でのガス分子の平均自
由行程はイオン源および、質量分析空間に比し著しく小
さい。このためノズルＮ近辺での被排気ガスの拡散速度
はそこがイオン源或は質量分析空間の圧力である場合に
比し大へん小さくて、イオン源から質量分析空間へのガ
スの拡散は無視できるのである。またこのため油蒸気内
に進入した比排気ガス分子は油蒸気の下向きの流れに乗
って運び去られるのである。

第２図に示すように主ポンプの吸気口は隔壁４が中心
より質量分析空間側に寄るように取付けられており、質
量分析空間の方が排気口面積が小さくしてあるが、これ
は質量分析空間は完全密閉で外部からの空気リークは殆
んどないのに比し、イオン源側は反応ガスを供給してい
るので、排気ガス量はイオン源側の方が大きいからであ
る。

（発明の効果）本発明によれば一つの排気系で互いに圧力の異るイオ
ン源と質量分析空間の両方を共通に排気できるので、排
気装置が一セットあればよく、管系の部品が少くなり、
排気系が安価になると共に故障率も下り、保守費用も低
減できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要説明図、第２図は本発明の一実施
例の要部縦断側面図、第３図はターボ分子ポンプの説明
図、第４図は本発明の他の実施例の要部縦断側面図、第
５図は同実施例の要部横断面図である。１……主ポンプ、２……イオン源空間、３……質量分析
空間、４……隔壁、11……吸気口、12……排気口、13…
…フランジ、41……イオン通過小孔、14……ロータ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主ポンプの吸気口をイオン源と質量分析空
間との間の隔壁を境にして両方の空間にまたがるように
取付けたことを特徴とする質量分析装置。