JP3153337B2 - 誘導結合プラズマ質量分析装置 - Google Patents
誘導結合プラズマ質量分析装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は入射イオン量が増大して
も正確な測定が可能な誘導結合プラズマ質量分析装置に
関する。
も正確な測定が可能な誘導結合プラズマ質量分析装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】誘導結合プラズマ質量分析装置は、高周
波誘導結合プラズマを用いて試料を励起させ、生じたイ
オンをノズルとスキマーからなるインタフェースを介し
て質量分析計に導いて電気的に検出し、このイオン量を
精密に測定することにより、試料中の被測定元素を高精
度に分析するように構成されている。
波誘導結合プラズマを用いて試料を励起させ、生じたイ
オンをノズルとスキマーからなるインタフェースを介し
て質量分析計に導いて電気的に検出し、このイオン量を
精密に測定することにより、試料中の被測定元素を高精
度に分析するように構成されている。
【０００３】このような誘導結合プラズマ質量分析装置
については、特開平２−１２２２５８号公報，特開平２
−２１６０４８号公報及び特開平２−２２７６５３号公
報に記載されている。
については、特開平２−１２２２５８号公報，特開平２
−２１６０４８号公報及び特開平２−２２７６５３号公
報に記載されている。
【０００４】図５はこのような誘導結合プラズマ質量分
析装置の従来の構成を示す構成図である。この図におい
て、プラズマトーチ１の外室１ｂと最外室１ｃにはガス
調節器２を介してアルゴンガス供給源３からアルゴンガ
スが供給され、内室１ａには試料槽４内の試料がネブラ
イザ５により気化されて後アルゴンガスにより搬入され
るようになっている。
析装置の従来の構成を示す構成図である。この図におい
て、プラズマトーチ１の外室１ｂと最外室１ｃにはガス
調節器２を介してアルゴンガス供給源３からアルゴンガ
スが供給され、内室１ａには試料槽４内の試料がネブラ
イザ５により気化されて後アルゴンガスにより搬入され
るようになっている。
【０００５】また、プラズマトーチ１に巻回された高周
波誘導コイル６には高周波電源によって高周波電流が流
され、この高周波誘導コイル６の周囲に高周波次回が形
成されている。
波誘導コイル６には高周波電源によって高周波電流が流
され、この高周波誘導コイル６の周囲に高周波次回が形
成されている。
【０００６】一方、ノズル８とスキマー９に挟まれたフ
ォアチェンバ本体１１内は、真空ポンプ１２によって例
えば１０-4Ｔｏｒｒに吸引され、マスフィルタ（四重極
マスフィルタ等）１６を収容しているリアチェンバ１７
内は第２油拡散ポンプ１８によって例えば１０-5Ｔｏｒ
ｒに吸引されている。
ォアチェンバ本体１１内は、真空ポンプ１２によって例
えば１０-4Ｔｏｒｒに吸引され、マスフィルタ（四重極
マスフィルタ等）１６を収容しているリアチェンバ１７
内は第２油拡散ポンプ１８によって例えば１０-5Ｔｏｒ
ｒに吸引されている。
【０００７】この状態で上記した高周波磁界の近傍でア
ルゴンガス中に電子かイオンが植え付けられると、この
高周波磁界の作用によって瞬時に高周波誘導プラズマ７
が生ずる。
ルゴンガス中に電子かイオンが植え付けられると、この
高周波磁界の作用によって瞬時に高周波誘導プラズマ７
が生ずる。
【０００８】この高周波誘導プラズマ７内のイオンは、
ノズル８やスキマー９を経由してイオンレンズ１４ａ，
１４ｂ（若しくはダブレット四重極レンズ）の間を通っ
て収束され、その後にマスフィルタ１６を通り二次電子
増倍管１９に導かれて検出される。この検出信号が信号
処理部２０に送出されて演算処理されることにより前記
試料中の被測定元素分析値が求められる。
ノズル８やスキマー９を経由してイオンレンズ１４ａ，
１４ｂ（若しくはダブレット四重極レンズ）の間を通っ
て収束され、その後にマスフィルタ１６を通り二次電子
増倍管１９に導かれて検出される。この検出信号が信号
処理部２０に送出されて演算処理されることにより前記
試料中の被測定元素分析値が求められる。
【０００９】図６は誘導結合プラズマ質量分析装置の二
次電子増倍管のゲイン切り換え部分についての従来の構
成を示す構成図である。この図において、二次電子増倍
管１９は、二次電子を放出する電極Ｄｙ（ここでは、Ｄ
ｙ１〜Ｄｙ４）を抵抗Ｒ（ここでは、Ｒ１〜Ｒ４）で接
続し、各電極に高圧電源からの負電圧を印加する。この
状態で、外部からの入射イオンによってＤｙ１に発生し
た二次電子をＤｙ２以降の電極に順次増幅し、その二次
電子をコレクタＣにて捉える構成になっている。そし
て、イオン検出のゲイン（電流増幅率）は、負の高圧電
源によって印加される各電極間の電圧により決定され
る。このため、ゲインを切り換えるには、高圧電源の設
定電圧を変える必要がある。
次電子増倍管のゲイン切り換え部分についての従来の構
成を示す構成図である。この図において、二次電子増倍
管１９は、二次電子を放出する電極Ｄｙ（ここでは、Ｄ
ｙ１〜Ｄｙ４）を抵抗Ｒ（ここでは、Ｒ１〜Ｒ４）で接
続し、各電極に高圧電源からの負電圧を印加する。この
状態で、外部からの入射イオンによってＤｙ１に発生し
た二次電子をＤｙ２以降の電極に順次増幅し、その二次
電子をコレクタＣにて捉える構成になっている。そし
て、イオン検出のゲイン（電流増幅率）は、負の高圧電
源によって印加される各電極間の電圧により決定され
る。このため、ゲインを切り換えるには、高圧電源の設
定電圧を変える必要がある。
【００１０】すなわち、入射イオンが増大して二次電子
の量が一定以上に増大した場合は、二次電子増倍管１９
のゲインを下げることにより、ダイナミックレンジを確
保する必要がある。
の量が一定以上に増大した場合は、二次電子増倍管１９
のゲインを下げることにより、ダイナミックレンジを確
保する必要がある。
【００１１】しかし、以上の説明における装置において
は、種々の原因により十分な測定ダイナミックレンジを
得ることができない問題があった。以下、その原因を説
明する。
は、種々の原因により十分な測定ダイナミックレンジを
得ることができない問題があった。以下、その原因を説
明する。
【００１２】図５に示した従来の装置では、二次電子増
倍管１９の出力を、パルスをカウントすることにより測
定していた。しかし、一時に大量のイオンが入射される
と、パルスが幾重にも重なり、パルスとして正確にカウ
ントすることができなくなる。このため、イオン量を正
確に測定することができなくなり、被測定元素を正確に
分析することもできなくなる。
倍管１９の出力を、パルスをカウントすることにより測
定していた。しかし、一時に大量のイオンが入射される
と、パルスが幾重にも重なり、パルスとして正確にカウ
ントすることができなくなる。このため、イオン量を正
確に測定することができなくなり、被測定元素を正確に
分析することもできなくなる。
【００１３】また、図６に示したような構成において電
圧変更によるゲイン切り換え方法では、電圧切り換えに
要する応答時間が長いことと、電極Ｄｙ１の電圧の変化
で入射イオンの軌道が変化することにより、質量分析計
によるイオンの精密測定が困難になる問題がある。
圧変更によるゲイン切り換え方法では、電圧切り換えに
要する応答時間が長いことと、電極Ｄｙ１の電圧の変化
で入射イオンの軌道が変化することにより、質量分析計
によるイオンの精密測定が困難になる問題がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したような原
因により、測定において十分なダイナミックレンジを得
られず、満足した測定が行えないことがあった。
因により、測定において十分なダイナミックレンジを得
られず、満足した測定が行えないことがあった。
【００１５】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、イオン量を正確に測定
することにより測定ダイナミックレンジを拡大すること
が可能な誘導結合プラズマ質量分析装置を実現すること
にある。
されたものであり、その目的は、イオン量を正確に測定
することにより測定ダイナミックレンジを拡大すること
が可能な誘導結合プラズマ質量分析装置を実現すること
にある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
第一の手段は、高周波誘導結合プラズマを用いて試料を
励起し生じたイオンを二次電子増倍管に導いて検出する
ことにより気体試料中の被測定元素を分析する誘導結合
プラズマ質量分析装置において、二次電子増倍管からの
二次電子出力をパルスとして検出するパルスカウント手
段と、二次電子増倍管からの二次電子出力を電流として
検出する出力電流検出手段と、パルスカウント段及び出
力電流検出手段の検出出力を受けて二次電子出力をいず
れの検出手段で検出するかを判定する判定手段と、判定
手段での判定出力を受けて二次電子増倍管からの二次電
子出力をパルスカウント手段若しくは出力電流検出手段
のいずれか一方に導く切り換え手段とを備えたことを特
徴とするものである。
第一の手段は、高周波誘導結合プラズマを用いて試料を
励起し生じたイオンを二次電子増倍管に導いて検出する
ことにより気体試料中の被測定元素を分析する誘導結合
プラズマ質量分析装置において、二次電子増倍管からの
二次電子出力をパルスとして検出するパルスカウント手
段と、二次電子増倍管からの二次電子出力を電流として
検出する出力電流検出手段と、パルスカウント段及び出
力電流検出手段の検出出力を受けて二次電子出力をいず
れの検出手段で検出するかを判定する判定手段と、判定
手段での判定出力を受けて二次電子増倍管からの二次電
子出力をパルスカウント手段若しくは出力電流検出手段
のいずれか一方に導く切り換え手段とを備えたことを特
徴とするものである。
【００１７】上記した課題を解決する第二の手段は、高
周波誘導結合プラズマを用いて試料を励起し生じたイオ
ンを二次電子増倍管に導いて検出することにより気体試
料中の被測定元素を分析する誘導結合プラズマ質量分析
装置において、二次電子増倍管からの二次電子出力を検
出する信号処理手段と、信号処理手段の検出出力を受け
て、二次電子出力を参照して二次電子増倍管のゲインの
決定用の制御信号を生成するゲイン判定手段と、ゲイン
判定手段からの制御信号を受けて切り換わるスイッチ及
び抵抗の並列回路からなる電圧切り換え手段とを備え、
電圧切り換え手段は、二次電子増倍管のダイノード電圧
生成用の分圧抵抗群の最下段の抵抗と高圧電源の正電圧
側との間に接続されたことを特徴とするものである。
周波誘導結合プラズマを用いて試料を励起し生じたイオ
ンを二次電子増倍管に導いて検出することにより気体試
料中の被測定元素を分析する誘導結合プラズマ質量分析
装置において、二次電子増倍管からの二次電子出力を検
出する信号処理手段と、信号処理手段の検出出力を受け
て、二次電子出力を参照して二次電子増倍管のゲインの
決定用の制御信号を生成するゲイン判定手段と、ゲイン
判定手段からの制御信号を受けて切り換わるスイッチ及
び抵抗の並列回路からなる電圧切り換え手段とを備え、
電圧切り換え手段は、二次電子増倍管のダイノード電圧
生成用の分圧抵抗群の最下段の抵抗と高圧電源の正電圧
側との間に接続されたことを特徴とするものである。
【００１８】上記した課題を解決する第三の手段は、高
周波誘導結合プラズマを用いて試料を励起し生じたイオ
ンを二次電子増倍管に導いて検出することにより気体試
料中の被測定元素を分析する誘導結合プラズマ質量分析
装置において、二次電子増倍管からの二次電子出力を検
出する信号処理手段と、信号処理手段の検出出力を受け
て、二次電子出力を参照して二次電子増倍管のゲインの
決定用の制御信号を生成するゲイン判定手段と、ゲイン
判定手段からの制御信号を受けて電圧値が変化する可変
電源手段とを備え、可変電源手段は、二次電子増倍管の
最下段のダイノードと高圧電源の正電圧側との間に接続
されたことを特徴とするものである。
周波誘導結合プラズマを用いて試料を励起し生じたイオ
ンを二次電子増倍管に導いて検出することにより気体試
料中の被測定元素を分析する誘導結合プラズマ質量分析
装置において、二次電子増倍管からの二次電子出力を検
出する信号処理手段と、信号処理手段の検出出力を受け
て、二次電子出力を参照して二次電子増倍管のゲインの
決定用の制御信号を生成するゲイン判定手段と、ゲイン
判定手段からの制御信号を受けて電圧値が変化する可変
電源手段とを備え、可変電源手段は、二次電子増倍管の
最下段のダイノードと高圧電源の正電圧側との間に接続
されたことを特徴とするものである。
【００１９】
【作用】第一の発明において、二次電子増倍管の二次電
子出力により判定手段が判定を行われ、これにより二次
電子出力の検出がパルスカウントか電流検出かが切り換
えられる。このような二次電子出力の検出の切り換えに
より、二次電子増倍管の出力電流を増大したときには電
流検出による測定になるため、正確な測定が行える。
子出力により判定手段が判定を行われ、これにより二次
電子出力の検出がパルスカウントか電流検出かが切り換
えられる。このような二次電子出力の検出の切り換えに
より、二次電子増倍管の出力電流を増大したときには電
流検出による測定になるため、正確な測定が行える。
【００２０】第二の発明において、二次電子増倍管のダ
イノード電圧生成用の分圧抵抗群の最下段の抵抗と高圧
電源の正電圧側との間に接続された並列回路からなる電
圧切り換え手段のスイッチの切り換えにより分圧抵抗群
の抵抗値が変化するため、二次電子増倍管の感度が変化
する。これにより、二次電子増倍管の出力電流が増大し
たときには感度が減少することになり、出力電流を飽和
させずに測定することが可能になる。
イノード電圧生成用の分圧抵抗群の最下段の抵抗と高圧
電源の正電圧側との間に接続された並列回路からなる電
圧切り換え手段のスイッチの切り換えにより分圧抵抗群
の抵抗値が変化するため、二次電子増倍管の感度が変化
する。これにより、二次電子増倍管の出力電流が増大し
たときには感度が減少することになり、出力電流を飽和
させずに測定することが可能になる。
【００２１】第三の発明において、二次電子増倍管の最
下段のダイノードと高圧電源の正電圧側との間に接続さ
れた可変電圧手段の電圧値の変化により各ダイノードの
電圧が変化するため、二次電子増倍管の感度が変化す
る。これにより、二次電子増倍管の出力電流が増大した
ときには感度が減少することになり、出力電流を飽和さ
せずに測定することが可能になる。
下段のダイノードと高圧電源の正電圧側との間に接続さ
れた可変電圧手段の電圧値の変化により各ダイノードの
電圧が変化するため、二次電子増倍管の感度が変化す
る。これにより、二次電子増倍管の出力電流が増大した
ときには感度が減少することになり、出力電流を飽和さ
せずに測定することが可能になる。
【００２２】尚、上記いずれの場合も、初段のダイノー
ドの電圧は変化しないため、二次電子増倍管内で入射イ
オンの軌道が変わることはなく、精密な測定が可能であ
る。
ドの電圧は変化しないため、二次電子増倍管内で入射イ
オンの軌道が変わることはなく、精密な測定が可能であ
る。
【００２３】
【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明の第一の実施例の構成を示す
構成図である。この図において、二次電子増倍管１９の
出力は信号処理部２０に与えられる。そして、信号処理
部２０内の切り換え手段２１でパルスカウント手段２２
若しくは電流測定手段２３のいずれかの側に切り換えら
れる。パルスカウント手段２２及び電流測定手段２３の
出力は判定手段２４に供給され、判定が行われる。この
判定手段２４の判定結果により、切り換え手段２１の切
り換え状態が制御されるようになっている。
に説明する。図１は本発明の第一の実施例の構成を示す
構成図である。この図において、二次電子増倍管１９の
出力は信号処理部２０に与えられる。そして、信号処理
部２０内の切り換え手段２１でパルスカウント手段２２
若しくは電流測定手段２３のいずれかの側に切り換えら
れる。パルスカウント手段２２及び電流測定手段２３の
出力は判定手段２４に供給され、判定が行われる。この
判定手段２４の判定結果により、切り換え手段２１の切
り換え状態が制御されるようになっている。
【００２４】このような構成において、初期状態では、
切り換え手段２１の接点がパルスカウント手段２２側に
切り換えられていたとする。この状態で、二次電子増倍
管１９の出力電流値は、パルスカウント手段２２により
パルスカウントとして測定されている。この状態で、二
次電子増倍管からの電流値が所定の値より増大すると、
切り換え手段２１を電流測定手段２３側へ切り換えるた
めの切り換え制御信号を判定手段２４が発生する。従っ
て、二次電子増倍管１９の出力電流値が増大すると、そ
れ以後は電流測定手段２３により電流値として測定され
る。
切り換え手段２１の接点がパルスカウント手段２２側に
切り換えられていたとする。この状態で、二次電子増倍
管１９の出力電流値は、パルスカウント手段２２により
パルスカウントとして測定されている。この状態で、二
次電子増倍管からの電流値が所定の値より増大すると、
切り換え手段２１を電流測定手段２３側へ切り換えるた
めの切り換え制御信号を判定手段２４が発生する。従っ
て、二次電子増倍管１９の出力電流値が増大すると、そ
れ以後は電流測定手段２３により電流値として測定され
る。
【００２５】次に、切り換え手段２１の接点が電流測定
手段２３側に切り換えられていた場合を考える。この状
態で、二次電子増倍管１９の出力電流値は、電流測定手
段２３により電流値として測定されている。この状態
で、二次電子増倍管からの電流値が所定の値より減少す
ると、切り換え手段２１をパルスカウント手段２２側へ
切り換えるための切り換え制御信号を判定手段２４が発
生する。従って、これ以後はパルスカウント手段２２に
よりパルスとしてカウントされるようになる。
手段２３側に切り換えられていた場合を考える。この状
態で、二次電子増倍管１９の出力電流値は、電流測定手
段２３により電流値として測定されている。この状態
で、二次電子増倍管からの電流値が所定の値より減少す
ると、切り換え手段２１をパルスカウント手段２２側へ
切り換えるための切り換え制御信号を判定手段２４が発
生する。従って、これ以後はパルスカウント手段２２に
よりパルスとしてカウントされるようになる。
【００２６】以上のように、イオン量が少ないときには
二次電子増倍管１９の出力をパルスとしてカウントし、
イオン量が多くなりパルスカウントが困難な時点からは
電流値として測定を行うようにしている。このため、イ
オン量が多い領域での測定が可能になり、ダイナミック
レンジが拡大される。
二次電子増倍管１９の出力をパルスとしてカウントし、
イオン量が多くなりパルスカウントが困難な時点からは
電流値として測定を行うようにしている。このため、イ
オン量が多い領域での測定が可能になり、ダイナミック
レンジが拡大される。
【００２７】図２は本発明の第二の実施例の構成を示し
た構成図である。この図において、二次電子増倍管１９
内の各ダイノードＤｙ１〜Ｄｙ４には抵抗Ｒ１〜Ｒ４に
て抵抗分圧された負の高電圧電源１９ａからの負の電圧
が印加されている。また、抵抗Ｒ４と高圧電源１９ａと
の間には、抵抗Ｒ３１とスイッチとからなる電圧切り換
え回路３１は配置されている。また、信号処理部２０の
電流検出出力を受けるゲイン判定回路３０によって、電
圧切り換え回路３１のスイッチＳＷを切り換える構成に
なっている。
た構成図である。この図において、二次電子増倍管１９
内の各ダイノードＤｙ１〜Ｄｙ４には抵抗Ｒ１〜Ｒ４に
て抵抗分圧された負の高電圧電源１９ａからの負の電圧
が印加されている。また、抵抗Ｒ４と高圧電源１９ａと
の間には、抵抗Ｒ３１とスイッチとからなる電圧切り換
え回路３１は配置されている。また、信号処理部２０の
電流検出出力を受けるゲイン判定回路３０によって、電
圧切り換え回路３１のスイッチＳＷを切り換える構成に
なっている。
【００２８】このような構成において、二次電子増倍管
１９にイオンが入射されると、そのイオン量に応じた二
次電子が放出，増幅され、出力電流として発生する。こ
の出力電流の値は信号処理部２０内の電流測定手段若し
くはパルスカウント手段により測定される。このように
して測定された電流値はゲイン判定回路３０に与えら
れ、ゲイン判定に利用される。ゲイン判定回路３０は、
二次電子増倍管１９の出力電流値に応じて、電圧切り換
え回路３１のスイッチＳＷを切り換えるように動作す
る。尚、この電圧切り換え回路３１はスイッチＳＷによ
る切り換えであるため、瞬時に切り換えることが可能で
ある。
１９にイオンが入射されると、そのイオン量に応じた二
次電子が放出，増幅され、出力電流として発生する。こ
の出力電流の値は信号処理部２０内の電流測定手段若し
くはパルスカウント手段により測定される。このように
して測定された電流値はゲイン判定回路３０に与えら
れ、ゲイン判定に利用される。ゲイン判定回路３０は、
二次電子増倍管１９の出力電流値に応じて、電圧切り換
え回路３１のスイッチＳＷを切り換えるように動作す
る。尚、この電圧切り換え回路３１はスイッチＳＷによ
る切り換えであるため、瞬時に切り換えることが可能で
ある。
【００２９】例えば、初期状態でスイッチＳＷが導通状
態であったとすると、各ダイノードＤｙ１〜Ｄｙ４まで
に印加される電圧は、高圧電源１９ａの電圧値Ｖ19が抵
抗Ｒ１〜Ｒ４で分圧されたものである。ここで、二次電
子増倍管１９に入射するイオン量が増大して出力電流値
が所定の値より大きくなると、ゲイン判定回路３０はス
イッチＳＷを非導通状態に切り換える。尚、この場合の
所定の電流値とは、二次電子増倍管１９のゲインを低下
させる必要が生じる電流値であり、ゲイン判定回路３０
内に予め格納しておく。
態であったとすると、各ダイノードＤｙ１〜Ｄｙ４まで
に印加される電圧は、高圧電源１９ａの電圧値Ｖ19が抵
抗Ｒ１〜Ｒ４で分圧されたものである。ここで、二次電
子増倍管１９に入射するイオン量が増大して出力電流値
が所定の値より大きくなると、ゲイン判定回路３０はス
イッチＳＷを非導通状態に切り換える。尚、この場合の
所定の電流値とは、二次電子増倍管１９のゲインを低下
させる必要が生じる電流値であり、ゲイン判定回路３０
内に予め格納しておく。
【００３０】このようにスイッチＳＷが切り換えられる
ことにより、各ダイノードＤｙ２〜Ｄｙ４までに印加さ
れる電圧は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４，Ｒ31で分圧された値に変
化する。従って、各ダイノードＤｙ２〜Ｄｙ４の電圧は
低くなり、二次電子増倍管のゲインは低くなる。これに
より、多量のイオンでも出力電流を飽和させることなく
測定することが可能になり、測定ダイナミックレンジが
拡大される。
ことにより、各ダイノードＤｙ２〜Ｄｙ４までに印加さ
れる電圧は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４，Ｒ31で分圧された値に変
化する。従って、各ダイノードＤｙ２〜Ｄｙ４の電圧は
低くなり、二次電子増倍管のゲインは低くなる。これに
より、多量のイオンでも出力電流を飽和させることなく
測定することが可能になり、測定ダイナミックレンジが
拡大される。
【００３１】また、ここで、二次電子増倍管１９に入射
するイオン量が減少して出力電流値が所定の値より小さ
くなると、ゲイン判定回路３０はスイッチＳＷを導通状
態に切り換える。このようにスイッチＳＷが切り換えら
れることにより、各ダイノードＤｙ２〜Ｄｙ４までに印
加される電圧は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４で分圧された値に変化
する。従って、二次電子増倍管のゲインは初期値に戻
る。
するイオン量が減少して出力電流値が所定の値より小さ
くなると、ゲイン判定回路３０はスイッチＳＷを導通状
態に切り換える。このようにスイッチＳＷが切り換えら
れることにより、各ダイノードＤｙ２〜Ｄｙ４までに印
加される電圧は、抵抗Ｒ１〜Ｒ４で分圧された値に変化
する。従って、二次電子増倍管のゲインは初期値に戻
る。
【００３２】以上のように本実施例によれば、二次電子
増倍管１９のゲインを瞬時に切り換えることが可能であ
る。そして、初段のダイノードＤｙ１の電圧値は変化し
ないので、従来装置に見られた不具合は発生しない。
増倍管１９のゲインを瞬時に切り換えることが可能であ
る。そして、初段のダイノードＤｙ１の電圧値は変化し
ないので、従来装置に見られた不具合は発生しない。
【００３３】図３は本発明の第三の実施例の構成を示す
構成図である。この図において、二次電子増倍管１９内
の各ダイノードＤｙ１〜Ｄｙ４には、抵抗Ｒ１〜Ｒ３及
び可変電圧源Ｅ31にて分圧された高電圧電源１９ａから
の負の電圧が印加されている。また、信号処理部３０の
電流検出出力を受けるゲイン判定回路３０によって、電
圧切り換え回路３１の可変電圧源Ｅ31が発生する電圧値
を切り換える構成になっている。
構成図である。この図において、二次電子増倍管１９内
の各ダイノードＤｙ１〜Ｄｙ４には、抵抗Ｒ１〜Ｒ３及
び可変電圧源Ｅ31にて分圧された高電圧電源１９ａから
の負の電圧が印加されている。また、信号処理部３０の
電流検出出力を受けるゲイン判定回路３０によって、電
圧切り換え回路３１の可変電圧源Ｅ31が発生する電圧値
を切り換える構成になっている。
【００３４】このような構成において、二次電子増倍管
１９にイオンが入射されると、そのイオン量に応じた二
次電子が放出，増幅され、出力電流として発生する。こ
の出力電流の値は信号処理部２０内の電流測定手段若し
くはパルスカウント手段により測定される。このように
して測定された電流値はゲイン判定回路３０に与えら
れ、ゲイン判定に利用される。ゲイン判定回路３０は、
二次電子増倍管１９の出力電流値に応じて、可変電圧源
Ｅ31の電圧値Ｖ31を切り換えるように動作する。この可
変電圧源Ｅ31が発生する負の電圧は比較的小さいもので
あるため、瞬時器切り換えることが可能であり、かつ切
り換え後も瞬時に安定する。
１９にイオンが入射されると、そのイオン量に応じた二
次電子が放出，増幅され、出力電流として発生する。こ
の出力電流の値は信号処理部２０内の電流測定手段若し
くはパルスカウント手段により測定される。このように
して測定された電流値はゲイン判定回路３０に与えら
れ、ゲイン判定に利用される。ゲイン判定回路３０は、
二次電子増倍管１９の出力電流値に応じて、可変電圧源
Ｅ31の電圧値Ｖ31を切り換えるように動作する。この可
変電圧源Ｅ31が発生する負の電圧は比較的小さいもので
あるため、瞬時器切り換えることが可能であり、かつ切
り換え後も瞬時に安定する。
【００３５】例えば、初期状態で電圧値Ｖ31がであっ
たとすると、各ダイノードＤｙ１〜Ｄｙ４間の電位差が
大きく、二次電子増倍管１９の感度が良い状態になって
いる。
たとすると、各ダイノードＤｙ１〜Ｄｙ４間の電位差が
大きく、二次電子増倍管１９の感度が良い状態になって
いる。
【００３６】ここで、二次電子増倍管１９に入射するイ
オン量が増大して出力電流値が所定の値より大きくなる
と、ゲイン判定回路３０は電圧値Ｖ31の絶対値を大きく
するように制御する（図４Ｄｙ４ ）。このようにして
可変電圧源Ｅ31の電圧値Ｖ31が切り換えられることによ
り、各ダイノードＤｙ２〜Ｄｙ４間の電位差が小さくな
り、二次電子増倍管１９の感度が低下する。これによ
り、多量のイオンでも出力電流を飽和させることなく測
定することが可能になり、測定ダイナミックレンジが拡
大される。
オン量が増大して出力電流値が所定の値より大きくなる
と、ゲイン判定回路３０は電圧値Ｖ31の絶対値を大きく
するように制御する（図４Ｄｙ４ ）。このようにして
可変電圧源Ｅ31の電圧値Ｖ31が切り換えられることによ
り、各ダイノードＤｙ２〜Ｄｙ４間の電位差が小さくな
り、二次電子増倍管１９の感度が低下する。これによ
り、多量のイオンでも出力電流を飽和させることなく測
定することが可能になり、測定ダイナミックレンジが拡
大される。
【００３７】また、ここで、二次電子増倍管１９に入射
するイオン量が減少して出力電流値が所定の値より小さ
くなると、ゲイン判定回路３０は可変電圧源Ｅ31の電圧
を元に戻す。このように可変電圧源Ｅ31の電圧値が切り
換えられることにより、各ダイノードＤｙ２〜Ｄｙ４ま
でに印加される電圧は初期値に変化する。従って、二次
電子増倍管のゲインは初期値に戻る。
するイオン量が減少して出力電流値が所定の値より小さ
くなると、ゲイン判定回路３０は可変電圧源Ｅ31の電圧
を元に戻す。このように可変電圧源Ｅ31の電圧値が切り
換えられることにより、各ダイノードＤｙ２〜Ｄｙ４ま
でに印加される電圧は初期値に変化する。従って、二次
電子増倍管のゲインは初期値に戻る。
【００３８】以上のように本実施例によれば、二次電子
増倍管１９のゲインを瞬時に切り換えることが可能であ
る。そして、初段のダイノードＤｙ１の電圧値は変化し
ないので、従来装置に見られた不具合は発生しない。更
に、最下段の抵抗（例えばＲ４）を排除して、直接定電
圧源で最下段ダイノード電圧を印加することで、最下段
抵抗を流れる電流が出力電流分減少することによってダ
イノード電圧Ｄｙ４が減少して感度が変化する（感度が
上昇する）といった不安定さを解決することもできる。
増倍管１９のゲインを瞬時に切り換えることが可能であ
る。そして、初段のダイノードＤｙ１の電圧値は変化し
ないので、従来装置に見られた不具合は発生しない。更
に、最下段の抵抗（例えばＲ４）を排除して、直接定電
圧源で最下段ダイノード電圧を印加することで、最下段
抵抗を流れる電流が出力電流分減少することによってダ
イノード電圧Ｄｙ４が減少して感度が変化する（感度が
上昇する）といった不安定さを解決することもできる。
【００３９】以上詳細に説明したように、本発明の各実
施例によれば、入射イオンが増大しても二次電子増倍管
の出力電流を飽和させずに測定することが可能な誘導結
合プラズマ質量分析装置を実現することができる。
施例によれば、入射イオンが増大しても二次電子増倍管
の出力電流を飽和させずに測定することが可能な誘導結
合プラズマ質量分析装置を実現することができる。
【００４０】
【発明の効果】以上実施例とともに詳細に説明したよう
に、本発明では、二次電子増倍管の出力電流の測定をす
るに際して、その電流値に応じてパルスカウントと電流
測定とを切り換えるようにしたことで、入射イオン量が
増大した場合であってもイオン量を正確に測定すること
により測定ダイナミックレンジを拡大することが可能な
誘導結合プラズマ質量分析装置を実現することができ
る。
に、本発明では、二次電子増倍管の出力電流の測定をす
るに際して、その電流値に応じてパルスカウントと電流
測定とを切り換えるようにしたことで、入射イオン量が
増大した場合であってもイオン量を正確に測定すること
により測定ダイナミックレンジを拡大することが可能な
誘導結合プラズマ質量分析装置を実現することができ
る。
【００４１】また、二次電子増倍管の出力電流の測定を
するに際して、その電流値に応じて二次電子増倍管の各
ダイノードに印加する電圧値を生成する分圧抵抗を切り
換え、二次電子増倍管の感度を調整するようにしたこと
で、入射イオン量が増大した場合であってもイオン量を
正確に測定することにより測定ダイナミックレンジを拡
大することが可能な誘導結合プラズマ質量分析装置を実
現することができる。
するに際して、その電流値に応じて二次電子増倍管の各
ダイノードに印加する電圧値を生成する分圧抵抗を切り
換え、二次電子増倍管の感度を調整するようにしたこと
で、入射イオン量が増大した場合であってもイオン量を
正確に測定することにより測定ダイナミックレンジを拡
大することが可能な誘導結合プラズマ質量分析装置を実
現することができる。
【００４２】また、二次電子増倍管の出力電流の測定を
するに際して、その電流値に応じて二次電子増倍管の各
ダイノードに印加する電圧値を生成する分圧抵抗に接続
した可変電圧源の電圧値を制御し、二次電子増倍管の感
度を調整するようにしたことで、入射イオン量が増大し
た場合であってもイオン量を正確に測定することにより
測定ダイナミックレンジを拡大することが可能な誘導結
合プラズマ質量分析装置を実現することができる。
するに際して、その電流値に応じて二次電子増倍管の各
ダイノードに印加する電圧値を生成する分圧抵抗に接続
した可変電圧源の電圧値を制御し、二次電子増倍管の感
度を調整するようにしたことで、入射イオン量が増大し
た場合であってもイオン量を正確に測定することにより
測定ダイナミックレンジを拡大することが可能な誘導結
合プラズマ質量分析装置を実現することができる。
【図１】本発明の第一の実施例の構成を示す構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の第二の実施例の構成を示す構成図であ
る。
る。
【図３】本発明の第三の実施例の構成を示す構成図であ
る。
る。
【図４】本発明の第三の実施例における動作説明のため
の説明図である。
の説明図である。
【図５】従来における装置の全体構成を示す説明図であ
る。
る。
【図６】従来における装置の主要部の構成を示す説明図
である。
である。
１９ 二次電子増倍管 １９ａ 高圧電源 ２０ 信号処理部 ２１ 切り換え手段 ２２ パルスカウント手段 ２３ 電流測定手段 ２４ 判定手段 ３０ ゲイン判定回路 ３１ 電圧切り換え回路 Ｒ31 抵抗 Ｅ31 可変電圧源 ＳＷ スイッチ Ｄｙ１〜Ｄｙ４ ダイノード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 49/26 H01J 49/12 G01N 27/62
Claims (2)
- 【請求項１】 高周波誘導結合プラズマを用いて試料を
励起し生じたイオンを二次電子増倍管に導いて検出する
ことにより気体試料中の被測定元素を分析する誘導結合
プラズマ質量分析装置において、 二次電子増倍管（１９）からの二次電子出力を検出する
信号処理手段（２０）と、 信号処理手段（２０）の検出出力を受けて、二次電子出
力を参照して二次電子増倍管（１９）のゲインの決定用
の制御信号を生成するゲイン判定手段（３０）と、 ゲイン判定手段（３０）からの制御信号を受けて切り換
わるスイッチ（ＳＷ）及び抵抗（Ｒ31）の並列回路から
なる電圧切り換え手段（３１）とを備え、 電圧切り換え手段（３１）は、二次電子増倍管のダイノ
ード電圧生成用の分圧抵抗群の最下段の抵抗（Ｒ４）と
高圧電源（１９ａ）の正電圧側との間に接続されたこと
を特徴とする誘導結合プラズマ質量分析装置。 - 【請求項２】 高周波誘導結合プラズマを用いて試料を
励起し生じたイオンを二次電子増倍管に導いて検出する
ことにより気体試料中の被測定元素を分析する誘導結合
プラズマ質量分析装置において、 二次電子増倍管からの二次電子出力を検出する信号処理
手段（２０）と、 信号処理手段（２０）の検出出力を受けて、二次電子出
力を参照して二次電子増倍管（１９）のゲインの決定用
の制御信号を生成するゲイン判定手段（３０）と、 ゲイン判定手段（３０）からの制御信号を受けて電圧値
が変化する可変電源手段（Ｅ31）とを備え、 可変電源手段（Ｅ31）は、二次電子増倍管（１９）の最
下段のダイノード（Ｄｙ４）と高圧電源（１９ａ）の正
電圧側との間に接続されたことを特徴とする誘導結合プ
ラズマ質量分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14739592A JP3153337B2 (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 誘導結合プラズマ質量分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14739592A JP3153337B2 (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 誘導結合プラズマ質量分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05343030A JPH05343030A (ja) | 1993-12-24 |
| JP3153337B2 true JP3153337B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=15429309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14739592A Expired - Fee Related JP3153337B2 (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 誘導結合プラズマ質量分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3153337B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230005726A1 (en) * | 2021-07-01 | 2023-01-05 | Hamamatsu Photonics K.K. | Ion detector |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2003584A (en) * | 2009-01-08 | 2010-07-12 | Asml Netherlands Bv | Gas contamination sensor, lithographic apparatus, method of determining a level of contaminant gas and device manufacturing method. |
| GB2486484B (en) * | 2010-12-17 | 2013-02-20 | Thermo Fisher Scient Bremen | Ion detection system and method |
| JP6416578B2 (ja) * | 2014-10-24 | 2018-10-31 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 質量分析装置 |
-
1992
- 1992-06-08 JP JP14739592A patent/JP3153337B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230005726A1 (en) * | 2021-07-01 | 2023-01-05 | Hamamatsu Photonics K.K. | Ion detector |
| US12112932B2 (en) * | 2021-07-01 | 2024-10-08 | Hamamatsu Photonics K.K. | Ion detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05343030A (ja) | 1993-12-24 |
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