JP3179130B2 - 四極子質量分析計の測定ヘッド - Google Patents
四極子質量分析計の測定ヘッドInfo
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/34—Dynamic spectrometers
- H01J49/42—Stability-of-path spectrometers, e.g. monopole, quadrupole, multipole, farvitrons
- H01J49/4205—Device types
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Description
定ヘッドであって、イオン源、軸線平行な開口を備えた
円筒形の一体のセラミック部分から成る一体の四極子・
分離機構、検出器、測定ヘッドを排気鐘へ取り付けるた
めのフランジ、及びこれらの構成部分の支持手段を備え
ている形式のものに関する。
eus GmbH社の印刷物:「Grundlagender Vakuumtechnik,
Berechnungen und Tabellen (真空技術の基礎、計算及
び表)」の11/82版、58及び59ページに記載し
てある。四極子・分離機構は軸線平行な開口を備えた円
筒形の一体のセラミック部分から成っている。開口の横
断面は円筒軸線を中心として対称的に配置された4つの
双曲枝の形を成している。双曲面は金属被覆を備えてお
り、金属被覆は双曲線状の横断面の電極を形成してい
る。電極には高周波電圧及びオーバラップされた直流電
圧が与えられる。このような電圧の値に関連して、質量
数Mのイオンが四極子・分離機構を通過するか、若しく
は通過しない。このような形式の四極子・分離機構はド
イツ連邦共和国特許出願公開第2215763号、第2
347544号及び第2625660号公報により公知
である。
の電流供給部を備えた金属製の中央の支持部分が設けら
れている。支持部分にフランジが取り付けられており、
フランジを用いて測定ヘッドが排気鐘の相対する対向フ
ランジに接続される。フランジの外側に、支持部分を通
して導かれる導線のプラグ機構が配置されており、プラ
グ機構に供給電圧部及び信号処理部分が接続される。フ
ランジの内側では中央の支持部分に検出器及び四極子・
分離機構が保持されている。さらに、支持部分には四極
子・分離機構を取り囲む管を設けてあり、この管が四極
子・分離機構の前に支承されたイオン源を支持してい
る。
つ煩雑である。互いに調節される複数の構成部分に基づ
き、測定ヘッドの組み立てに時間がかかる。さらに四極
子測定ヘッドは振動の影響を受けやすい。四極子測定ヘ
ッドの構成部分の数、ひいては構成部分の、排気鐘内に
存在する表面が大きく、これによって質量分析計の運転
に必要な真空の形成が損なわれる。
に述べた形式の四極子測定ヘッドを改善して、四極子測
定ヘッドの構造を著しく簡単にすることである。
に本発明の構成では、一体の四極子・分離機構がイオン
源、検出器、及び又はフランジの支持体を成しており、
検出器が、四極子・分離機構のイオン流出開口を真空密
に閉鎖するカバーの構成部分である。
機構自体が真空機構の容器壁として用いられることに基
づき、四極子測定ヘッドの著しく簡単かつ安定な構造が
得られ、四極子測定ヘッドが著しく頑丈になる。さら
に、利点としてわずかな構成部分だけを真空内に配置す
ればよく、その結果真空の形成に影響を及ぼす表面の面
積が著しく減少させられる。従って本発明に基づき形成
された質量分析計は装着の後著しく早期に運転準備完了
される。
が接着結合である。これによって組み立ての簡単な安定
した構造が得られる。使用される接着剤が非導体である
場合には、電圧及び電流を供給する接続導線が四極子・
分離機構に取り付けられた導体路の形で接着箇所を通し
て導かれる。従って、金属製のフランジを通る従来必要
な複数の電流供給部が省略される。
(若しくは測定ヘッドの部分)を示しており、四極子・
分離機構が符号2で、イオン源が符号3で、かつ検出器
が符号4で示してある。分離機構は、軸線平行な開口5
を備えた円筒形の一体のセラミック部分から成ってお
り、軸線平行な開口は横断面で有利には円筒軸線6を中
心として対称的に配置された4つの双曲枝の形を成して
いる。この面は金属被覆を備えており、金属被覆は4つ
の電極(図示せず)を形成している。分離機構は1つの
ユニットにまとめられた(接着された)複数の部分から
成っていてよい(ドイツ連邦共和国特許出願公開第26
25660号公報参照)。
源を示してあり、電子衝撃イオン源はリング状の陰極7
及びかご形の陽極8を備えている。このような構成部分
の支持体は有利には分離機構2自体である。
めのフランジ11も、分離機構2自体によって保持され
ている。フランジ11はイオン源3の近くに配置されて
おり、その結果測定ヘッド1の真空内に存在する表面が
できりだけ小さくなっている。フランジ11は中央の開
口13で以て分離機構2を取り囲んでいる。押しつぶし
ねじ結合若しくは適当な金属−/セラミック接着の手段
を用いてフランジ11と分離機構との安定な真空密な結
合か可能である。図示の実施例では接着結合が行われて
いる。接着層が符号14で示してある。
4はそれぞれカバー16の構成部分であり、このカバー
は分離機構2の開口5を真空の外側に位置する端面の範
囲で閉鎖している。分離機構2とカバー16との間の安
定な真空密な結合が有利には適当な接着で保証される。
接着層は符号17で示してある。
集器を設けてあり、このイオン捕集器はセラミックから
成る小鉢状のカバー16の底部に配置されている。信号
導線21がカバー16の孔を通して導かれている。カバ
ー16自体は電子的な構成部分22、例えば前置増幅器
の支持体である。電子的な構成部分22はブロックとし
て破線で示してある。もちろん、分離機構2を電子的な
構成部分のための支持体として用いることも可能であ
る。
る陽極8は分離機構2の、排気鐘12内に突入する端部
によって保持されている。このために、端部に金属製の
保持リング23が接着されている。保持リングには電気
的な絶縁材料(有利にはセラミック)から成るスペーサ
24を介して抽出電極25及び、陽極8のための支持プ
レート26が取り付けられている。電圧供給が絶縁され
フランジ11を通して導かれた導線27,28を介して
行われる。導線27は陽極8に接続されている。抽出電
極への電圧供給は図示してない。導線28は陰極7に接
続されていて、同時に陰極の支持体として用いられてい
る。別個の加熱電圧供給は同じく図示してない。
の真空内に位置する端面は4つのリングを支持してお
り、各リングは個別に次の機能を有している: 31:絶縁リング 32:イオン源のための支持リング 33:絶縁リング 34:陽極基礎プレート 真空内に位置する構成部分への電圧供給は導体路35,
36を介して行われ、導体路はセラミック・分離機構2
に取り付けられている。電気的な絶縁材料から成る接着
層14に基づき、フランジ11に対する絶縁された貫通
案内が保証される。
して構成された検出器4から放出される信号も導体路3
7を用いて外側へ導かれる。導体路37は接着層17を
貫通している。
部分を示している。検出器4としてチャンネルトロンを
設けてある。チャンネルトロンは分離機構2の円筒軸線
6に対してずらして配置してある。偏向電極38を用い
て、分離機構2から流出するイオンがチャンネルトロン
4の入口へ偏向される。選択的にチャンネルプレートが
用いられてよい。
が2つのイオン捕集器41,42を有している。イオン
捕集器41は円板の形を成しており、イオン捕集器42
はリング状に構成されていて、イオン捕集器41を同心
的に取り囲んでいる。従って検出器4は場所分析機能を
有している。
カバー16の孔を通って電子装置22に導かれている。
リング状のイオン捕集器42から放出される信号は導体
路43を用いてカバー16内に配置された前置増幅器4
4に導かれる。増幅された信号は接着層17を貫通する
導体路を介してカバー16から導き出され、かつカバー
16の外側に例えば電子装置22に導かれる。
例を示しており、このケーシングはフランジ11に取り
付けられている。ケーシング51内には配線プレート5
2,53,54が保持されている。配線プレート52上
にはイオン源3への供給のための電子的な構成部分が配
置されている。配線プレート52から出発する導線5
5,56と直接的な供給導線27,28との接続はプラ
グ57,58を介して行われる。導線27,28は同じ
く絶縁されてフランジ11を通して導かれかつ、形状安
定的に構成されていて、リング陰極7及び陽極8を支持
している。
は分離機構2の電極への供給電圧を形成するために用い
られる。接着層17を通して導かれた導体路61,62
及びこの導体路に接続する金属舌片63,64を介し
て、分離機構2内に配置された電極が配線プレート53
に接続されている。
成部分は信号処理のために用いられる。プラグ65を介
して信号導線21が配線プレート54に接続されてい
る。
タ及び又は後置フイルタの装着を簡単に可能にする。前
置フイルタは所望の質量と不所望の質量との最初の分離
を行い、これによって分離機構内へのイオンの良好な集
束のために役立つ。後置フイルタは検出器へのイオンの
移行を改善する。全体として前置フイルタ及び後置フイ
ルタを使用した場合には分析及び感度の改善が達成され
る。
置フイルタ71及び後置フイルタ72が配属してある。
フイルタは同じく四極子・機構として構成されていて、
かつ接着箇所73,74を介して分離機構2に接続され
ている。電圧供給のための電子装置は詳細には示してな
い。電圧供給は同じく導体路を介して行われ、導体路は
接着箇所73,74を通して導かれる。前置フイルタ7
1及び後置フイルタ72がもっぱら交流電圧で、それも
分離機構2の交流電圧で運転される場合には、接着箇所
73,74をコンデンサとして構成しかつこのコンデン
サを介して、分離機構2の交流電圧電極に生じる電圧を
前置フイルタ71及び後置フイルタ72の電極へ伝達す
ることも可能である。分離機構2の直流電圧ポテンシャ
ルに対しては前置フイルタ及び後置フイルタは絶縁され
ている。
され金属化された面区分75,76,77,78によっ
て形成されている。それぞれのコンデンサのキャパシタ
ンスは面区分の大きさ、間隔及び使用された接着剤の種
類に関連し、すなわちコンデンサの誘導体を形成する大
きさに関連している。特に金属化された面区分76,7
7の大きさ及び配置は、接着箇所73,74を貫通する
導体路を介して分離機構2の電極への直流電圧の供給を
できるだけ維持しているように選ばれる。
とって、それぞれ適した接着剤(金属・セラミック接着
剤若しくはセラミック・セラミック接着剤)が使用され
ねばならない。
う、及びアクチブろう(Aktivlot)、若しくは硬質ろう
の使用も可能である。
4 検出器、 5 開口、 6 円筒軸線、 7 陰
極、 8 陽極、 11 フランジ、 12 排気鐘、
13 開口、 14 接着層、 16 カバー、 1
7 接着層、 21信号導線、 22 構成部分、 2
3 保持リング、 24 スペーサ、25 抽出電極、
26 支持プレート、 27,28 導線、 35,
36,37 導体路、 38 偏向電極、 41,42
イオン捕集器、 43 導体路、 44 前置増幅
器、 51 ケーシング、 52,53,54 配線プ
レート、55,56 導線、 57,58 プラグ、6
1,62 導体路、 63,64金属舌片、 65 プ
ラグ、 71 前置フイルタ、 72 後置フイルタ
Claims (13)
- 【請求項1】 四極子質量分析計の測定ヘッド(1)で
あって、イオン源(3)、軸線平行な開口(5)を備え
た円筒形の一体のセラミック部分から成る一体の四極子
・分離機構(2)、検出器(4)、測定ヘッド(1)を
排気鐘(12)へ取り付けるためのフランジ(11)、
及びこれらの構成部分の支持手段を備えている形式のも
のにおいて、一体の四極子・分離機構(2)がイオン源
(3)、検出器(4)、及びフランジ(11)の支持体
を成しており、検出器(4)が、四極子・分離機構(2)の
イオン流出開口を真空密に閉鎖するカバー(16)の構
成部分であることを特徴とする四極子質量分析計の測定
ヘッド。 - 【請求項2】 カバー(16)が電子的な構成部分(2
2)の支持体である請求項1記載の測定ヘッド。 - 【請求項3】 四極子・分離機構(2)と構成部分
(3,11,16)との間の結合が接着若しくはろう付
け結合である請求項1又は2記載の測定ヘッド。 - 【請求項4】 ろう付け結合がガラスろう、硬質ろう、
アクチブろう若しくは類似のものから成る結合である請
求項3記載の測定ヘッド。 - 【請求項5】 使用される接着剤若しくは使用されるろ
う付け剤が電気絶縁特性を有しており、電圧若しくは電
流を供給する接続導線が導体路(35,36,37,4
5,61,62)の形で接着箇所若しくはろう付け箇所
(14,17,73,74)を通して導かれている請求
項3又は4記載の測定ヘッド。 - 【請求項6】 導体路(35,36,37,45,6
1,62)を電子的な供給部分及び又は信号処理部分と
接続するために金属舌片(63,64)が設けられてい
る請求項5記載の測定ヘッド。 - 【請求項7】 フランジ(11)がイオン源(3)の近
くに配置されている請求項1から6のいずれか1項記載
の測定ヘッド。 - 【請求項8】 四極子・分離機構(2)が付加的に、電
子的な構成部分(22)の支持体である請求項1記載の
測定ヘッド。 - 【請求項9】 四極子・分離機構(2)を取り囲む外側
のケーシング(51)を設けてあり、ケーシングがフラ
ンジ(11)に取り外し可能に取り付けてある請求項1
から8のいずれか1項記載の測定ヘッド。 - 【請求項10】 ケーシング(51)内に電子的な供給
部分及び信号処理部分を配置してあり、これらの構成部
分と所属の部材とを接続するためにプラグ機構(57,
58,65)及び又は金属舌片(63,64)を設けて
ある請求項9記載の測定ヘッド。 - 【請求項11】 四極子・分離機構(2)が前置フイル
タ(71)及び又は後置フイルタ(72)を備えている
請求項1から10のいずれか1項記載の測定ヘッド。 - 【請求項12】 前置フイルタ(71)及び又は後置フ
イルタ(72)が同じく四極子機構として構成されてい
てかつ接着箇所(73,74)を介して四極子・分離機
構(2)に接続されている請求項11記載の測定ヘッ
ド。 - 【請求項13】 接着箇所(73,74)がコンデンサと
して構成されていて、交流電圧を四極子・分離機構(2)
から前置フイルタ(71)及び又は後置フイルタ(7
2)へ伝達するために用いられている請求項12記載の
測定ヘッド。
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