JP4689421B2

JP4689421B2 - 荷電粒子検出装置

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Publication number: JP4689421B2
Application number: JP2005278171A
Authority: JP
Inventors: 章夫鈴木; 雅宏林; 克俊野中; 雄哉鷲山
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2025-09-26
Also published as: JP2007087885A

Description

本発明は、飛行時間型質量分析法等で検出器として用いられ、電子やイオンを検出する荷電粒子検出装置に関する。

高分子の分子量を検出する手法として飛行時間型質量分析法（ＴＯＦ−ＭＳ：Time Of Flight Mass Spectrometry）が知られている。図２５は、このＴＯＦ−ＭＳの測定法を示す図である。

図２５に示されるように、ＴＯＦ−ＭＳにおいては、真空容器１１０内の一端に検出器１００を配置し、他端にサンプル１２０が、両者の間に開口を有する電極１３０が配置される。電極１３０を接地して、サンプル１２０に所定の電圧を付与すると、サンプル１２０から放出されたイオンは、サンプル１２０と電極１３０の間に形成される電界によって加速され、検出器１００へ衝突する。サンプル１２０−電極１３０の間でイオンに与えられる加速エネルギーは、イオン電荷により決定するため、イオン電荷が同一であれば電極１３０を通過するときの速度はイオンの重量に依存する。電極１３０−検出器１００間においては、イオンは定速で飛行するから、その間のイオンの飛行時間は、速度に逆比例することになる。つまり、この間の飛行時間を求めることでイオンの重量を判定することができる。

この検出器としては、例えば特許文献１に示されるタイプの検出器を用いることができる。図２６は、こうした検出器の一例を示す概略断面図である。この検出器１００ａは、２枚のマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ：Micro Channel Plate）２０、２１（以下、ＭＣＰ群２と称する。）を中央に開口を有するＩＮ電極１とＯＵＴ電極３で挟み込み、ＩＮ電極１の前方にフレーム１０５に保持された金網状のグリッド電極１０６を、ＯＵＴ電極３の後方にアノード電極４を配置し、信号読み出し用のＢＮＣ端子（Bayonet Neil-Concelman connector）６０のシールド側に導電性の筐体５ｘを、芯線６０１側に電極４７を接続し、筐体５ｘとＯＵＴ電極３の間、および、電極４７とアノード電極４の間にそれぞれ誘電体２２、４６を配置することでコンデンサを形成したものである。

この検出器１００ａにおいては、ＭＣＰ群２に荷電粒子が入射すると、これに応じて多数の電子が放出される。こうして放出された電子がアノード電極４に到達し、電圧または電流変化として電気信号に変換され、芯線６０１から信号が出力される。この際に、アノード電極４と芯線６０１との間にコンデンサが形成されているため、検出信号を接地電位で外部に出力することが可能となり、また筐体５ｘとＯＵＴ電極３との間に形成されているコンデンサにより、出力信号の波形歪みやリンギングの発生を抑制することが可能となっている。
特開平６−２８９９７号公報

特許文献１記載の検出器は、超高速電子検出器や光電子増倍管等を主な用途としており、アノード電極４をはじめとする電極への電圧付加状態は所定の状態に維持されている。一方、ＴＯＦ−ＭＳ用の検出器においては、陽イオン検出時と陰イオン検出時とで付与する電圧をその正負を含めて異ならせる必要がある。しかしながら、各電極への電圧印加状態が異なると、それに応じて検出器の検出面近傍に形成される電界も異なってくる可能性がある。形成される電界パターンの違いが大きいと、陽イオン検出時と陰イオン検出時とで飛来してきたイオンの軌跡（飛行軌跡）がこの電界によって変更されるため、検出面へ到達するイオンの個数や飛行時間が変化し、検出特性が異なってしまう。さらに、出力波形も変化するため、一方の極性のイオンの検出に対して十分な波形歪みやリンギング対策を施したとしても他方の極性のイオンの検出においては不十分となる可能性がある。

そこで本発明は、異なる電圧印加状態においても荷電粒子の飛行軌跡を所望の状態に維持できるよう電界パターンを調整した荷電粒子検出装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る荷電粒子検出装置は、ＭＣＰと、このＭＣＰの荷電粒子入射面側に配置され、ＭＣＰの荷電粒子入射面を露出する開口を有している第１の電極と、ＭＣＰをはさんで、ＭＣＰの電子出射面側に配置され、ＭＣＰの出射面を露出する開口を有している第２の電極と、第２の電極をはさんで、ＭＣＰの出射面に対向して配置される第３の電極と、第３の電極に電気的に接続される信号線を有する信号出力部と、前記信号出力部を挿通させるとともに、第３の電極のＭＣＰに対向する面と反対の面側に配置される後方カバーとを有する荷電粒子検出装置において、第１の電極は、ＭＣＰに対向する面と反対の面および側面が露出されており、第１の電極と後方カバーの間に配置される構成部品は、第１の電極側からみて第１の電極の側面に対して同一かそれより内側に配置されているものである。

この構成によれば、ＭＣＰの荷電粒子入射面側に配置される第１の電極は、荷電粒子入射面側と側面が露出している。そして、第１の電極と後方カバーの間に配置される構成部品は、全て第１の電極の側壁より外側に突出しないように配置されている。このように第１の電極より側壁方向外側および荷電粒子入射面方向に他の電極、導電部品等が配置されていないため、第１の電極周囲に形成される電界パターンが比較的単純化される。

信号出力部の信号線と、第３の電極の間に電気的に接続され、第３の電極と後方カバーの間に配置される第１のコンデンサをさらに備えている。このコンデンサは、検出信号を接地電位で検出器の外部へと出力することを可能としている。

信号出力部は、信号線を包囲するシールド部を有する同軸ケーブルからなり、シールド部と、第２の電極との間に電気的に接続され、ＭＣＰと後方カバーの間に配置される第２のコンデンサをさらに備えている。このコンデンサは出力信号のリンギングを抑制する。そして、第３の電極と、第２のコンデンサを固定・収容する絶縁性基板をさらに備えていると装置構成が簡易化されてよい。あるいは、第２のコンデンサは、各電極を固定する支柱内に配置されているか、支柱を兼ねていてもよい。または、第２のコンデンサは、円筒状に形成され、少なくとも第３の電極の外縁を覆って配置されていてもよい。この場合は、第２のコンデンサがシールドとして機能する。

第１の電極の外径は、後方カバーとの間に配置される他の部材の外径より大きくするとよい。外径を大きくすることで、後方カバーとの間に配置される他の部材を第１の電極の側壁から側方に突出させずに配置することが容易になる。

後方カバーが第１の電極側に突出する円筒部を有しているか、第１の電極が後方カバー側に突出する円筒部を有し、この円筒部内に第１の電極と後方カバーとの間に配置される構成部品を内部に収容するようにしてもよい。このようにすると、構成部品を第１の電極の側壁から側方に突出させずに配置することが容易になるとともに、構成部品を電磁気的にシールドすることができる。

本発明によれば、第１の電極および周囲の電界パターンが単純化されるため、それを調整して異なる電圧印加状態においても荷電粒子の飛行軌跡を所望の状態に維持することができる。これにより、正負いずれに荷電した粒子についても同様の精度で安定した検出を行うことができる。

また、コンデンサを用いることにより、検出信号を接地電位で検出の外部に出力することができるので、出力信号の処理系を簡素化できるとともに、リンギングを抑制することができ、検出精度を向上させる。上述したようなコンデンサの配置方法を用いることで、装置の小型化や製作プロセスの簡略化を実現することができる。

さらに、第２のコンデンサ、第１の電極、後方カバーのいずれかにより構成部品を覆う構成とすることで、これらを電磁気的にシールドして電界の乱れをさらに抑制し、性能を安定させることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明に係る荷電粒子検出装置の一実施形態を示す断面図であり、図２はその正面図、図３はその背面図である。図４〜図８は、それぞれ図２、図３におけるIV−IV線、Ｖ−Ｖ線、VI−VI線、VII−VII線、VIII−VIII線の分解断面図である。

この検出装置１００においては、ＭＣＰ群２として２枚の円盤状のＭＣＰ２０、２１を用いており、その荷電粒子入射面（前面）側にＩＮ電極（第１の電極）１が、出射面（後面）側にＯＵＴ電極（第２の電極）３がそれぞれ配置され、ＩＮ電極１とＯＵＴ電極３とでＭＣＰ群２を挟み込む構成となっている。

ＩＮ電極１は、金属製（例えば、ステンレス製）で中央に開口１０を有するドーナツ盤状であり、盤面には軸中心に対して９０度ごとに４つの皿ねじ９１０が挿入される孔１１が設けられている。ＩＮ電極１の後面には、後方から延びる導電性（例えばステンレス製）で棒状のＩＮリード７０が電気的に接続されている。この接続位置は、孔１１の隣接する２つの孔１１の中間位置に位置することになる。このＩＮリード７０は、絶縁性のＩＮリードインシュレータ７００に挿入されて保持されるとともに、その他の構成部品とは絶縁されている。ＩＮリードインシュレータ７００としては、例えば加工性、耐熱性、耐衝撃性、絶縁性に優れたＰＥＥＫ（PolyEtherEtherKetone）樹脂を用いるとよい。

ＯＵＴ電極３も、同様に金属製で中央に開口３０を有するドーナツ盤状であるが、ＩＮリード７０を収容するＩＮリードインシュレータ７００と接触しないよう、その一部が切りかかれた構造を有している。そして、盤面のＩＮ電極１の孔１１に対応する位置には同様の孔３１が設けられている。ＯＵＴ電極３の後面には、後方から延びる導電性（例えばステンレス製）で棒状のＯＵＴリード７１が電気的に接続されている。なお、ＯＵＴリード７１は、正面から見てＩＮリード７０を軸中心に対して左回りに９０度回転させた位置に配置されている。このＯＵＴリード７１もＩＮリード７０と同様に、絶縁性、例えばＰＥＥＫ樹脂製のＯＵＴリードインシュレータ７０１に挿入されて保持されるとともに、その他の構成部品とは絶縁されている。

なお、ＩＮ電極１とＯＵＴ電極３に挟まれた孔１１、３１に対応する位置には、絶縁性のドーナツ盤状のＭＣＰインシュレータ９０１がそれぞれ配置されている。これらのＭＣＰインシュレータ９０１は、例えば、ＰＥＥＫ樹脂製であり、その厚みはＭＣＰ群２より若干薄めに形成されている。この構成により、ＩＮ電極１とＯＵＴ電極３でＭＣＰ群２を挟み込んだときに、円盤状のＭＣＰ２０、２１の中心がＩＮ電極１とＯＵＴ電極３のそれぞれの開口１０、３０の中心と一致するように精度よく組み立てることができる。

ＯＵＴ電極３の後方には、所定の間隔をおいてアノード基板４０が配置されている。このアノード基板４０は、ガラスエポキシ樹脂で成形された円盤の表面および裏面に銅等の金属薄膜で所定のパターンを形成したものであり、表面と裏面のパターンは導通されている。そして、ＩＮリード７０を収容するＩＮリードインシュレータ７００、および、ＯＵＴリード７１を収容するＯＵＴリードインシュレータ７０１と接触しないよう、その一部がきり欠かれた構造を有している。また、上述したように間隔をおいて配置するため、アノード基板４０には、孔１１、３１に対応する箇所に孔が設けられるとともに、ＯＵＴ電極３との間には、ともにドーナツ盤状の導電性の薄板８０１と絶縁性のインシュレータ９０２とが配置されている。薄板８０１としては、延性に優れた部材を用いるとよく、例えば、りん青銅板に金または銅メッキをほどこした部材を用いるとよい。また、インシュレータ９０２としては、例えばＰＥＥＫ樹脂を用いることができる。

表面、裏面に形成されるパターンのうち表面のパターンは円形であり、ＯＵＴ電極３の開口３０と形状が一致する円形であって、開口３０と表面パターンとは同軸に配置される。一方、裏面のパターンは、中心から径方向の一方に延びる概ね線状のパターンであり、外側の端部には後方から延びる導電性（例えばステンレス製）で棒状のアノードリード７２が電気的に接続されている。なお、アノードリード７２は、正面から見てＯＵＴリード７１を軸中心に対して左回りに９０度回転させた位置に配置されている。つまり、ＩＮリード７０とは軸中心に対して対称な位置に配置されることになる。このアノードリード７２も、ＩＮリード７０、ＯＵＴリード７１と同様に、絶縁性、例えばＰＥＥＫ樹脂製のアノードリードインシュレータ７０２に挿入されて保持されるとともに、その他の構成部品とは絶縁されている。

裏面のパターンの中央には、銅製のアノード端子４１がねじ４３により接続されている。このアノード端子４１とアノード基板４０によりアノード電極（第３の電極）４を構成している。また、裏面のパターン上には、チップ抵抗４２が配置されている。

アノード電極４の後方には、後方カバー５が配置される。この後方カバー５は、ドーナツ盤状の基板５０と円筒部５１と、同じくドーナツ盤状の基板５２からなり、基板５０、５２間に挟み込まれ、ねじ９２０、９３０によって固定される円筒部５１により、基板５０の内周と基板５２の外周とを接続することで、深皿状の部材として構成される。基板５０、５２、円筒部５１はいずれも金属製（例えばステンレス製）であり、基板５０には、ねじ孔５０３が設けられており、アノード電極４の背面にインシュレータ９０３と薄板８０２をはさんで後方カバー５を配置し、このねじ孔５０３にねじ９１０を締結することにより各電極１、３、４とＭＣＰ群２を後方カバー５に固定する。薄板８０２としては、薄板８０１と同様の部材を用いるとよい。インシュレータ９０３には、例えばＰＥＥＫ樹脂を用いることができる。また、基板５０には、各リードインシュレータ７００〜７０２が挿入される孔を有している。

基板５２の中央には、ねじ９４０により、信号出力部であるＢＮＣ端子６が接続されている。ＢＮＣ端子６の外側６００は、後方カバー５の基板５０に電気的に接続される。一方、ＢＮＣ端子６の内側の芯線６０１は、アノード端子４１にコンデンサ（第１のコンデンサ）６２を介して接続されている。このコンデンサ６２には、出力を絶縁することで、信号出力レベルをＧＮＤレベルとする機能も有している。

また、前述した薄板８０１と８０２の間には、コンデンサ（第２のコンデンサ）８０が接続される。コンデンサ８０は、周方向で等間隔離れて計４つ取り付けられている。これらのコンデンサ８０は、基板５０とＯＵＴ電極３の間に取り付けられることになる。

ここで、ＩＮ電極１は、ＭＣＰ群２に対向する面と反対の面および側面が全て露出されており、ＩＮ電極１と後方カバー５の間に配置される部材のうち、ＭＣＰ群２、ＯＵＴ電極３、アノード電極４はいずれもＩＮ電極１より外径が小さく、その他の部材（コンデンサ６２、８０等）も正面（ＩＮ電極１側、荷電粒子入射方向）から見てＩＮ電極１の側壁より内側に位置するよう配置されている。構成部材のうちＩＮ電極１の側壁より外側に突出しているのは後方カバー５の基板５０のみである。

図９は、この検出装置１００の等価回路図である。測定時には、ＢＮＣ端子６の芯線６０１側、外側の両方の電位を接地電位とし、陰イオン測定時には、リード７０〜７２に、正電圧を印加する。このとき、リード７０〜７２にそれぞれ供給する電圧Ｖ_１〜Ｖ_３の関係は、０＜Ｖ_１＜Ｖ_２＜Ｖ_３とする。逆に陽イオン測定時には、リード７０〜７２に、負電圧を印加する。このとき、リード７０〜７２にそれぞれ供給する電圧Ｖ_１〜Ｖ_３の関係は、Ｖ_１＜Ｖ_２＜Ｖ_３＜０とする。また、Ｖ_２−Ｖ_１、Ｖ_３−Ｖ_２の電位差は陰イオン測定時と陽イオン測定時で同一の値に設定される。

本検出装置１００と従来の検出器とで検出を行った場合の出力信号波形を比較して図１０に示す。図１０（ａ）は検出装置１００における陰イオン検出時の出力信号波形であり、図１０（ｂ）は従来の検出器における陰イオン検出時の出力信号波形である。図１０（ｂ）に示されるように従来の検出器では、Ａ部分にリンギングが発生することがあったが、本検出装置では、図１０（ａ）に示されるようにリンギングの発生を抑制し、波形の歪みを抑制することができることがわかった。リンギング抑制に、コンデンサを配置すること自体は従来から行われており、本比較における従来の検出器にもリンギング抑制用のコンデンサは配置されている。しかしながら、本検出装置１００においては、信号出力ライン上に配置するコンデンサ６２とＯＵＴ電極３とシールドラインとの間に配置するコンデンサ８０を設け、両者を電極に近接して配置しているので、電極のリアクタンス成分によりコンデンサ効果が減殺されることがなく、十分なリンギング抑制効果を発揮している。

図１１〜図１４は、従来の検出器と本検出装置１００において形成される電界を比較した図である。図１１、図１２が従来の検出器において、図１３、図１４がこの検出装置１００において形成される電界を示しており、このうち、図１１、図１３が陽イオン検出時、図１２、図１４が陰イオン検出時に形成される電界を示している。

従来の検出器においては、図１１、図１２に示されるように、陽イオン検出時と陰イオン検出時とで形成される電界のパターンが大きく異なっている。検出器に向かって飛来してきたイオンの軌跡は、形成される電界パターンにより影響を受けるが、陽イオン検出時と陰イオン検出時とで形成される電界のパターンが異なることにより、軌跡が受ける影響も異なってくるため、検出面近傍における軌跡が異なってしまう。この結果、陽イオン検出時と陰イオン検出時とで検出器の検出特性が異なることになる。

これに対して、検出装置１００においては、図１３、図１４に示されるように、陽イオン検出時と陰イオン検出時とで形成される電界のパターンをほぼ同様にすることができた。この結果、陽イオン検出時と陰イオン検出時とで検出器に向かって飛来してきたイオンが、形成される電界パターンにより受ける影響をほぼ等しくすることができるので、陽イオン検出時と陰イオン検出時とで検出器の検出特性も略同等になる。

従来の検出器では、最前面に接地されている部位があることから、後方の電位によって側方や前面に漏れだす電界の形状が異なってしまう。これがイオンの飛行軌跡に影響を及ぼしてしまうことになる。これに対して、本検出装置１００においては、ＩＮ電極１のＭＣＰ群２に対向する面と反対の面および側面が全て露出され、最も前面に位置するＩＮ電極１より径方向外側に他の電極３、４が突出しないよう配置することで、側方や前面への電界の漏れや乱れを抑えている。さらに、ＩＮ電極１が高電圧でフローティングされているため、質量数の高いイオンの検出も可能となるという効果も得られる。

また、リンギング抑制用のコンデンサ８０もＩＮ電極１の外径より内側に配置されているので、形成される電界の乱れを生じさせることがなく、検出効率を向上させる効果も得られる。

図１５、図１６は、本発明に係る荷電粒子検出装置の第２の実施形態を示す正面図およびXVI−XVI線断面図である。この実施形態では、第１の実施形態におけるコンデンサ８０（電極としての薄板８０１、８０２を含む）に代えて円筒状のコンデンサ８１を用いている点が相違する。円筒状のコンデンサ８１は、側壁は絶縁され、両端面がそれぞれ電極として機能する。このコンデンサ８１は、アノード電極４（アノード基板４０）の孔およびアノード電極４と後方カバー５の間に配置される絶縁性の円筒状のインシュレータ９０４の孔内に挿入され、両端面をＯＵＴ電極３と後方カバー５に接触させた状態でねじ９１０により固定されることで、ＯＵＴ電極３と後方カバー５の間に電気的に接続される。

リンギング抑制用のコンデンサを円筒状に形成し、支柱としての機能を兼用することで、このコンデンサの配置が容易になり、装置のコンパクト化と、製造プロセスの簡略化を実現できる。

図１７、図１８は、この第２の実施形態の変形例であり、それぞれ図１５におけるXVII−XVII線断面、XVIII−XVIII線断面に対応する断面図である。図１７に示される変形例においては、薄い円筒（円盤）状のコンデンサ９０５を用い、そのアノード電極４、後方カバー５側の端面のアノード電極４との導通を遮断しつつ、後方カバー５との導通を確保するため、アノード電極４の孔にアノード電極４に接触する側が絶縁性で、反対側の両露出面が導体（例えば金属箔）で形成された部材９０６を配置するとともに、インシュレータ９０４に代えて円筒状の導体９０７を配置している。この変形例においても上述した第２の実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。

図１８に示される変形例においては、図１７に示される変形例におけるコンデンサ９０５に代えて、導電性の薄板９０８と誘電体性の薄板９０９とを用いて、薄板９０９を薄板９０８と部材９０６の導体とで挟み込むことで、コンデンサ機能を実現している。この変形例においても上述した第２の実施形態および変形例と同様の作用・効果を得ることができる。

図１９、図２０は、本発明に係る荷電粒子検出装置の第３の実施形態を示す正面図およびXX−XX線断面図である。この実施形態では、第１の実施形態におけるコンデンサ８０（電極としての薄板８０１、８０２を含む）に代えて円筒状のコンデンサ３３を用いている点が相違する。この円筒状のコンデンサ３３は、第２の実施形態における円筒状のコンデンサ８１と異なり、その外周がＯＵＴ電極３と略同等であり、内周は、アノード電極４のアノード基板４０の外径より大きく、アノード基板４０およびインシュレータ９０３を内部に収容している。

この構成により、第２の実施形態と同様にリンギング抑制用のコンデンサを容易に配置することができるとともに、コンデンサ３３が後方カバー５とともにアノード電極４と信号出力部であるＢＮＣ端子６との間を外側から覆う形となり、電磁的なシールドとして機能するので、アノード電極４〜ＢＮＣ端子６間への疑似信号の入射を抑制し、出力特性を向上させる効果も得られる。もちろん、上述した第１の実施形態、第２の実施形態と同様の作用・効果も得られる。

図２１、図２２は、本発明に係る荷電粒子検出装置の第４の実施形態を示す正面図およびXXII−XXII線断面図である。この実施形態は、基本的に第１の実施形態と同様の構成を有している。ここでは、コンデンサ６２、８０については図示を省略している。本実施形態と第１の実施形態との相違点は、ＩＮ電極１を円盤状ではなく、背面側が開いた箱型の形状として、ＭＣＰ群２、ＯＵＴ電極３、アノード基板４０等の後方カバー５までの間に配置される構成部品を側壁１５によって包囲される空間１６内に収容している点にある。

このように、構成することで、側壁１５がシールド部として機能し、形成される電界に対する外部からの影響を抑制することができ、検出性能を向上させる効果が得られる。

図２３、図２４は、第４の実施形態の変形例を示す正面図およびXXIV−XXIV線断面図である。この変形例では、ＩＮ電極１は第１の実施形態と変更なく、後方カバー５の基板５０に前方に突出する側壁５０５を設け、これに包囲される空間５０６内にＩＮ電極１との間に配置される構成部品（ＭＣＰ群２、ＯＵＴ電極３、アノード基板４０等）を収容している点が相違している。つまり、ＩＮ電極１の側壁１５に代えて後方カバー５の基板５０の側壁５０５をシールド部として機能させている。この形態によっても第４の実施形態と同様の作用・効果が得られる。

以上説明した実施形態においては、ＭＣＰ群２として２枚のＭＣＰを用いているが、検出器の用途に応じて任意の枚数（１枚または３枚以上でもよい。）のＭＣＰを用いる構成とすることが可能である。また、信号出力部としてＢＮＣ端子６を用いているが、その他の出力端子を用いてもよく、または、同軸ケーブルで出力する形式であってもよい。また、各リード７０〜７２として金属棒を用いる形態を説明したが、同軸ケーブルやその他の導線を用いる形態としてもよい。

本発明に係る荷電粒子検出装置の一実施形態を示す断面図である。図１の荷電粒子検出装置の正面図である。図１の荷電粒子検出装置の背面図である。図２、図３におけるIV−IV線分解断面図である。図２、図３におけるＶ−Ｖ線分解断面図である。図２、図３におけるVI−VI線分解断面図である。図２、図３におけるVII−VII線分解断面図である。図２、図３におけるVIII−VIII線分解断面図である。図１〜図８に示す検出装置の等価回路図である。図１〜図９に示す検出装置１００と従来の検出器とで検出を行った場合の出力信号波形を比較して示す図である。従来の検出器において陽イオン検出時に形成される電界を示す図である。従来の検出器において陰イオン検出時に形成される電界を示す図である。本検出装置において陽イオン検出時に形成される電界を示す図である。本検出装置において陰イオン検出時に形成される電界を示す図である。本発明に係る荷電粒子検出装置の第２の実施形態を示す正面図である。図１５のXVI−XVI線断面図である。第２実施形態の変形例における図１５のXVII−XVII線断面に相当する断面図である。第２実施形態の変形例における図１５のXVIII−XVIII線断面に相当する断面図である。本発明に係る荷電粒子検出装置の第３の実施形態を示す正面図である。図１９のXX−XX線断面図である。本発明に係る荷電粒子検出装置の第４の実施形態を示す正面図である。図２１のXXII−XXII線断面図である。第４の実施形態の変形例を示す正面図である。図２３のXXIV−XXIV線断面図である。ＴＯＦ−ＭＳの測定法を示す図である。図２５の測定に用いる検出器の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１…ＩＮ電極、２…ＭＣＰ群、３…ＯＵＴ電極、４…アノード電極、５…後方カバー、５ｘ…筐体、６…ＢＮＣ端子、１０…開口、１１…孔、１５…側壁、１６…空間、３０…開口、３１…孔、３２…誘電体、３３、６２，８０、８１、９０５…コンデンサ、４０…アノード基板、４１…アノード端子、４２…チップ抵抗、４７…電極、５０、５２…基板、５１…円筒部、７０〜７２…リード、１００…検出器、１０５…フレーム、１０６…グリッド電極、１１０…真空容器、１２０…サンプル、１３０…電極、５０３…孔、５０５…側壁、５０６…空間、６０１…芯線、７００〜７０２…リードインシュレータ、８０１、８０２…薄板、９０１〜９０４…インシュレータ、９０６…部材、９０７…導体、９０８、９０９…薄板。

Claims

マイクロチャネルプレートと、前記マイクロチャネルプレートの荷電粒子入射面側に配置され、前記マイクロチャネルプレートの荷電粒子入射面を露出する開口を有している第１の電極と、前記マイクロチャネルプレートをはさんで、前記マイクロチャネルプレートの電子出射面側に配置され、前記マイクロチャネルプレートの出射面を露出する開口を有している第２の電極と、前記第２の電極をはさんで、前記マイクロチャネルプレートの出射面に対向して配置される第３の電極と、前記第３の電極に電気的に接続される信号線を有する信号出力部と、前記信号出力部を挿通させるとともに、前記第３の電極の前記マイクロチャネルプレートに対向する面と反対の面側に配置される後方カバーとを有する荷電粒子検出装置において、
前記第１の電極は、前記マイクロチャネルプレートに対向する面と反対の面および側面が露出されており、前記第１の電極と前記後方カバーの間に配置される構成部品は、前記第１の電極側からみて前記第１の電極の側面に対して同一かそれより内側に配置されているとともに、前記信号出力部は、信号線を包囲するシールド部を有する同軸ケーブルからなり、
前記信号出力部の信号線と、前記第３の電極の間に電気的に接続され、前記第３の電極と前記後方カバーの間に配置される第１のコンデンサと、
前記シールド部と、前記第２の電極との間に電気的に接続され、前記マイクロチャネルプレートと前記後方カバーの間の前記第１の電極の側壁よりも内側に配置される第２のコンデンサをさらに備えていることを特徴とする荷電粒子検出装置。
前記第３の電極と、前記第２のコンデンサを固定・収容する絶縁性基板をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子検出装置。
前記第２のコンデンサは、前記各電極を固定する支柱内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子検出装置。
前記第２のコンデンサは、前記各電極を固定する支柱を兼ねることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子検出装置。
前記第２のコンデンサは、円筒状に形成され、少なくとも前記第３の電極の外縁を覆って配置されていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子検出装置。
前記第１の電極の外径は、前記後方カバーとの間に配置される他の部材の外径より大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の荷電粒子検出装置。
前記後方カバーは、前記第１の電極側に突出し、前記第１の電極との間に配置される構成部品を内部に収容する円筒部を有していることを特徴とする請求項６記載の荷電粒子検出装置。
前記第１の電極は、前記後方カバー側に突出し、前記後方カバーとの間に配置される構成部品を内部に収容する円筒部を有していることを特徴とする請求項７記載の荷電粒子検出装置。