JP5049174B2 - 飛行時間型質量分析装置及びそれに用いられる荷電粒子検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、イオン化した試料の検出器までの飛行時間に基づいて試料イオンの質量を測定する飛行時間型質量分析装置、及び、それに用いられる荷電粒子検出装置に関する。

試料をイオン化させて、その飛行時間の差異に基づいて質量分析を行う飛行時間（ＴＯＦ：Time Of Flight）型質量分析装置（ＭＳ：Mass Spectrometer）が知られている。代表的なＴＯＦ−ＭＳとしては、特許文献１に開示されているタイプの装置が知られている。

ＴＯＦ−ＭＳにおいては、図１９に示されるように、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を、両者の間に開口を有する電極１３０を配置する。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。

その検出器１００としては、特許文献２〜４に開示されているタイプの検出器を用いることができる。基本的な等価回路図を図２０に示す。この検出器１００は、２枚の円盤状のマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）２０、２１をＭＣＰ群２として用い、その荷電粒子入射面側にＩＮ電極１を、出射面側にＯＵＴ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。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。特許文献２〜４に開示されている検出器１００においては、このアノード基板４０に機械的に接続されるフランジを用いてＴＯＦ−ＭＳ等の検出装置に固定を行っている。
特表２００１−５０３１９６号公報 登録実用新案第３１３２４２５号公報 米国特許５７７０８５８号明細書 特開２００７−８７８８５号公報

ＴＯＦ−ＭＳにおいて、その質量分解能力を向上させるためには、検出器１００のＭＣＰ群２の入射面をより一層平坦化するとともに、装置のイオン光軸に対して垂直に維持することが重要である。ところが、従来の構成によれば、アノード基板４０にさらに機械的に接続されるフランジを用いて装置本体への固定を行っていたため、ＭＣＰ群２の入射面を上記光軸に対して垂直に維持するためには微妙な調整を必要とし、その精度を確保することが困難であった。

そこで本発明は、装置のイオン光軸に対するＭＣＰの入射面の精度を確保して質量分解能力を向上させたＴＯＦ−ＭＳおよびそれに用いられる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ＴＯＦ−ＭＳ用の荷電粒子検出装置は、イオン飛行領域を備える装置筐体内に、このイオン飛行領域を飛行したイオンを検出する荷電粒子検出装置を配置した飛行時間型質量分析装置で用いられる荷電粒子検出装置において、ＭＣＰと、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の荷電粒子出射面側に配置され、ＭＣＰの荷電粒子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の荷電粒子出射面に対向して配置される第３の電極と、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し、第１の電極は、装置筐体に固定されるフランジ部を備え、このフランジ部は、ＭＣＰの荷電粒子出射面側からみて後方カバーを含む後方カバーと第１の電極の間に配置されている構成部品より外側に突出して設けられていることを特徴とする。そして、本発明に係るＴＯＦ−ＭＳは、この荷電粒子検出装置を備えているものである。

すなわち、本発明によれば、荷電粒子検出装置は、第１の電極に装置筐体に固定されるフランジ部を備えることになる。このフランジ部と装置筐体との間に絶縁体を配置していると好ましい。また、フランジ部を装置筐体に固定する電気絶縁性のネジ部材を備えているとよい。
荷電粒子検出装置は、フランジ部のＭＣＰに向かう面もしくはその反対側の面を装置筐体に設けられた固定壁面に向けて固定されているとよい。

本発明に係るＴＯＦ−ＭＳのＭＣＰは、第１の電極と第２の電極とに挟まれて固定されるが、ＭＣＰを含む荷電粒子検出装置は、第１の電極に設けたフランジ部を用いてＴＯＦ−ＭＳの筐体に固定されているので、ＭＣＰ入射面と装置筐体の取り付け面との間に介在する部材が減り、両者の位置精度を確保することが容易になり、装置のイオン光軸に対するＭＣＰの入射面の精度を確保することができるので、その結果、質量分解能力が向上する。

取り付けを行う装置筐体と第１の電極との間に電位差がある場合には、両者の間に絶縁体を配置することが好ましい。

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ＴＯＦ−ＭＳに用いられ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の外周には、ＴＯＦ−ＭＳの装置筐体に本検出装置１００を固定する際のねじが挿入される孔１５が形成されている。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（ＭＣＰ群２、ＯＵＴ電極３、アノード電極４、）は、後方カバー５を含めて、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。構成部材のうち後方カバー５の基板５０の側壁より外側に突出しているのはＩＮ電極１のみであり、この突出部分に上記孔１５が形成されている。この突出部分が後述するフランジ部に該当する。

本検出装置１００は、図２０に示される等価回路図と同様の回路を有する。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Ｖ１〜Ｖ３の関係は、０＜Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３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Ｖ１〜Ｖ３の関係は、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜０とする。また、Ｖ２−Ｖ１、Ｖ３−Ｖ２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。

図９は、この荷電粒子検出装置を検出器２２７として採用したＴＯＦ−ＭＳ２００の概略図である。

このＴＯＦ−ＭＳ２００は、真空状態に維持される４つの減圧チャンバー２０６、２０９、２１３、２１８を接続した構成となっており、各減圧チャンバー２０６、２０９、２１３、２１８は、ポンプ２０７、２１０、２１４、２１９を備える。第１減圧チャンバー２０６の前段には、オリフィス２０５を先端に有するサンプリングコーン２０４をはさんで試料のプラズマを作成する高周波誘導結合形熱プラズマ（ICP：Inductively Coupled Plasma）トーチ２０２が配置されており、そこで生成されたプラズマ２０３がオリフィス２０５から第１減圧チャンバー２０６に導入される。

第１減圧チャンバー２０６と後段の第２減圧チャンバー２０９とは、スキマー２０８により接続される。第２減圧チャンバー２０９と、後段の第３減圧チャンバー２１３とは、円錐状摘出レンズ２１２をはさんで接続される。第３減圧チャンバー２０９内には、プラズマ化したイオンを後段の第４減圧チャンバー２１８へと導入する６極ロッド・アッセンブリ２１５が配置される。第３減圧チャンバー２１３と第４減圧チャンバー２１８とは、壁部２１７で隔てられ、オリフィス２１６により接続されている。

ＩＣＰトーチ２０２で生成されたプラズマ２０３内に試料に特有のイオンが生成され、イオンは、軸線２１１上を通過して第４減圧チャンバー２１８内に導かれる。第４減圧チャンバー２１８内には、軸線２１１上に静電集束レンズ２２０、イオン推進器２２１が配置され、イオン推進器に対向する下端に静電イオンミラー２２６が配置され、これと対向する上端にイオン検出器２２７が配置される。イオン推進器２２１は、パルス発生器２２２によりパルス上に試料イオンを射出し、イオンは静電イオンミラー２２６で反射されることで弾道２２３上を飛行してイオン検出器２２７へ到達する。イオンが飛行する領域２２４をドリフト領域と称する。イオン検出器２２７には、アンプ２２８と高電圧供給電源２３１が接続され、これらはクロック生成器２２９に接続されて、パルス発生器２２２の作動を制御する。装置の制御装置としては、ディジタル・コンピュータ２３０が用いられる。

この装置においては、軸線２２５に対して検出器２２７の入力面及び装置の検出器２２７固定面の垂直度が保たれることが質量分解能向上には重要である。

図１０は、上述した検出器１００のＴＯＦ−ＭＳ筐体への固定の様子を示す図である。図１０に示される実施形態では、検出器１００のＩＮ電極１の外周のフランジ部に設けた孔（上述の孔１５）に差し込んで貫通させたネジ９１１を筐体壁面３００に設けたネジ孔３０２に固定することで、検出器１００の筐体への固定を行う。この実施形態では、筐体の孔３０１を通過した荷電粒子を検出器１００で検出する。本実施形態では、ＩＮ電極１の両面の平行度を確保しておくことで、イオン飛行領域に対して所定の位置精度を備える筐体壁面３００と検出器１００のＭＣＰ入射面との平行度を確保することができる。その結果、ＭＣＰ入射面を所望の軸線に対して垂直に保つことが容易になり、質量分解能向上に役立つ。

図１１は、ＴＯＦ−ＭＳ筐体への固定方法の異なる態様を示す図である。この実施形態では、筐体壁面３１０と検出器１００のＩＮ電極１の外周のフランジ部との間に絶縁体からなるリング３１５を配置している点が相違し、ＩＮ電極１を貫通したネジ９１１ａを筐体壁面３１０に設けられたネジ孔３１２に固定して検出器１００の筐体への固定を行う点は共通する。図１２（ａ）は、このリング３１５の形状を示したものであり、中央に荷電粒子が通過する円形の開口を有し、リング本体には、ネジ９１１ａが貫通する孔を有している。リング３１５に代えて、図１２（ｂ）に示されるように、中央にネジ９１１ａが貫通する孔を有する円筒状のスペーサ３１６を各ネジ９１１ａに対応させて配置してもよい。この場合、ネジ９１１ａとしてはＰＥＥＫなどの絶縁体を使用する。ＩＮ電極１と筐体壁面３１０とで電位差がある場合には、このように間に絶縁体を配置するとよい。

図１３は、図１０または図１１の手法で検出器１００を取り付けたＴＯＦ−ＭＳの概略図である。このＴＯＦ−ＭＳ２５０の真空容器を構成する筐体２５１は、内部で３つのチャンバー２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃに分かれており、試料面Ａに試料を配置し、そこから軸線に沿って進行したイオンをリニア検出器１００ａで検出する一方、ここで反転したイオンをリフレクトロン検出器１００ｂで検出するものである。この構成の場合には、試料面Ａと、リニア検出器１００ａの取付面Ｂ、試料面Ａと、リフレクトロン検出器１００ｂの取付面Ｃの各平行性を保持することで、各検出器の１００ａ、１００ｂの入射面の精度を維持することが容易になる。

図１４は、検出器１００のＴＯＦ−ＭＳ筐体への固定の異なる形態を示す図である。この実施形態では、検出器１００の荷電粒子入射面を筐体壁面３２０とは逆の向きに向けて固定する点で図１０に示される形態と相違する。筐体壁面３２０からは、円筒状あるいは角筒状のイオン飛行領域に対して所定の位置精度を備える固定壁３２５が突出しており、検出器１００はその内部に収容され、固定壁３２５の先端に設けられたネジ孔にＩＮ電極１を貫通したネジ９１１をねじ込むことで検出器１００が固定される。筐体壁面３２０には、検出器１００へ電源を供給するためのケーブルや信号出力ケーブルを通すための孔３２１、３２２が設けられている。筐体作成時に、筐体壁面３２０の表面Ｂと固定壁３２５の先端面Ｂ’との平行性を精度よく製造することで、ＭＣＰ入射面を所望の軸線に対して垂直に保つことが容易になり、質量分解能向上に役立つ。

図１５は、検出器１００のＴＯＦ−ＭＳ筐体への固定のさらに異なる形態を示す図である。この実施形態では、図１４の実施形態と異なり、固定壁３４５への検出器１００の固定に際し、図１２（ｂ）に示されるようなスペーサ３４６を用いた点と、固定壁３４５が筐体壁面３３０から直接突出しているのではなく、固定壁３４０の反対側の端面に固定されて固定壁３４０の側壁より外側に突出している円板状ないし矩形板上のフランジ壁３４０を設け、これを筐体壁面３３０にネジ３４４によりネジ止めして固定している点が相違する。ここで、フランジ壁３４０と筐体壁面３３０の間にシール３４１を設けることで、フランジ壁３４０と筐体壁面３３０の間から空気が侵入して、真空性が劣化するのを防止している。この実施形態においても、図１４の検出器と同様の効果が得られる。さらに、検出器１００の交換・保守が容易になる。なお、これら３つのチャンバー２５２ａ、２５２ｂ、２５２ｃにより真空容器を構成している。

図１６は、図１４または図１５の手法で検出器１００を取り付けたＴＯＦ−ＭＳの概略図である。筐体自体は、図１３に示されるＴＯＦ−ＭＳと同様の構成である。この構成の場合には、試料面Ａと、リニア検出器１００ｃの取付面Ｂ及びＢ’、試料面Ａと、リフレクトロン検出器１００ｄの取付面Ｃ及びＣ’の各平行性を保持することで、各検出器の１００ｃ、１００ｄの入射面の精度を維持することが容易になる。

図１７に示されるＴＯＦ−ＭＳ２６０の真空容器を構成する筐体２６１は、内部で３つのチャンバー２６２、２６３、２６４に分かれている点は、図１３に示される実施形態と共通し、リニア検出器１００ｅ、リフレクトロン検出器１００ｆの配置位置がチャンバーの連結方向ではなく、これに直交する方向で対向している点が相違する。この構成の場合には、試料面Ａ’と、リニア検出器１００ｅの取付面Ｂ、試料面Ａ’と、リフレクトロン検出器１００ｆの取付面Ｃの各平行性を保持することで、各検出器の１００ｅ、１００ｆの入射面の精度を維持することが容易になる。

図１８に示されるＴＯＦ−ＭＳ２６０は、チャンバーの構成は、図１７に示される形態と同様であり、検出器１００ｇ、１００ｈの取付手法は、図１６に示される形態と共通する。この構成の場合も、試料面Ａ’と、リニア検出器１００ｇの取付面Ｂ及びＢ’、試料面Ａ’と、リフレクトロン検出器１００ｈの取付面Ｃ及びＣ’の各平行性を保持することで、各検出器の１００ｇ、１００ｈの入射面の精度を維持することが容易になる。なお、これら３つのチャンバー２６２、２６３、２６４により真空容器を構成している。

本発明に係るＴＯＦ−ＭＳは、上記形態に限られず、検出器１００の設置箇所は必要に応じて変更することができる。上述した構成の荷電粒子検出装置を検出器として用いることで、所望の荷電粒子の入射軸線に対して、荷電粒子検出装置の入射面の直交性を保つよう保持することが容易になる。

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。

また、以上の説明では、荷電粒子検出装置の装置筐体への固定には、装置筐体側へ雌ねじを設けて荷電粒子検出装置側に設けた貫通孔を貫通させた雄ねじにより固定する形態を説明したが、固定はこれに限られるものではなく、例えば、荷電粒子検出装置側に雌ねじを設けたり、荷電粒子検出装置と装置筐体の双方に貫通孔を設け、ボルトとナットを用いて固定してもよく、両者に爪を設けて嵌合させるソケット式の構成としてもよい。

本発明に係るＴＯＦ−ＭＳに用いられ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の荷電粒子検出装置を検出器として採用したＴＯＦ−ＭＳの概略図である。 図１の荷電粒子検出装置のＴＯＦ−ＭＳ筐体への固定の様子を示す図である。 図１の荷電粒子検出装置のＴＯＦ−ＭＳ筐体への固定の様子の異なる態様を示す図である。 図１の荷電粒子検出装置のＴＯＦ−ＭＳ筐体への固定の際に用いる絶縁体を示す図である。 図１の荷電粒子検出装置を取り付けたＴＯＦ−ＭＳの概略図である。 図１の荷電粒子検出装置のＴＯＦ−ＭＳ筐体への固定の様子の異なる態様を示す図である。 図１の荷電粒子検出装置のＴＯＦ−ＭＳ筐体への固定の様子の異なる態様を示す図である。 図１の荷電粒子検出装置を取り付けた別の形態のＴＯＦ−ＭＳの概略図である。 図１の荷電粒子検出装置を取り付けた別の形態のＴＯＦ−ＭＳの概略図である。 図１の荷電粒子検出装置を取り付けた別の形態のＴＯＦ−ＭＳの概略図である。 ＴＯＦ−ＭＳの測定法を示す図である。 検出装置の等価回路図である。

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、１５…孔、３０…開口、３１…孔、３２…誘電体、３３、６２，８０…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、５０、５２…基板、５１…円筒部、７０〜７２…リード、１００…検出器、３００、３１０、３２０、３３０…筐体壁面、３１５…リング、３１６…スペーサ、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。

Claims (6)

1. イオン飛行領域を備える装置筐体内に、前記イオン飛行領域を飛行したイオンを検出する荷電粒子検出装置を配置した飛行時間型質量分析装置で用いられる荷電粒子検出装置において、
   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荷電粒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荷電粒子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荷電粒子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し、
   前記第１の電極は、装置筐体に固定されるフランジ部を備え、前記フランジ部は、前記マイクロチャネルプレートの荷電粒子出射面側からみて前記後方カバーを含む前記後方カバーと前記第１の電極の間に配置されている構成部品より外側に突出して設けられていることを特徴とする荷電粒子検出装置。
2. イオン飛行領域を備える装置筐体内に、前記イオン飛行領域を飛行したイオンを検出する荷電粒子検出装置を配置した飛行時間型質量分析装置において、
   前記荷電粒子検出装置は、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荷電粒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荷電粒子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荷電粒子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し、
   前記第１の電極は、装置筐体に固定されるフランジ部を備え、前記フランジ部は、前記マイクロチャネルプレートの荷電粒子出射面側からみて前記後方カバーを含む前記後方カバーと前記第１の電極の間に配置されている構成部品より外側に突出して設けられていることを特徴とする飛行時間型質量分析装置。
3. 前記フランジ部と前記装置筐体との間に絶縁体を配置していることを特徴とする請求項２記載の飛行時間型質量分析装置。
4. 前記フランジ部を前記装置筐体に固定する電気絶縁性のネジ部材を備えていることを特徴とする請求項２記載の飛行時間型質量分析装置。
5. 前記荷電粒子検出装置は、前記フランジ部の前記マイクロチャネルプレートに向かう面を前記装置筐体に設けられた固定壁面に向けて固定されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の飛行時間型質量分析装置。
6. 前記荷電粒子検出装置は、前記フランジ部の前記マイクロチャネルプレートに向かう面と反対側の面を前記装置筐体に設けられた固定壁面に向けて固定されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の飛行時間型質量分析装置。
   

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