JP6323321B2 - Vacuum apparatus and mass spectrometer equipped with the same - Google Patents
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Description
本発明は、開口を介して互いに連通する第1チャンバ及び第2チャンバを真空状態とする真空装置及びこれを備えた質量分析装置に関するものである。 The present invention relates to a vacuum apparatus that evacuates a first chamber and a second chamber that communicate with each other via an opening, and a mass spectrometer including the same.
真空装置を備えた装置の一例として、質量分析装置が知られている。例えば、MALDI(マトリックス支援レーザ脱離イオン化法)を用いて試料をイオン化するような質量分析装置においては、真空ポンプなどにより真空状態とされたイオン化室内で試料にレーザが照射されることにより、試料がイオン化されるようになっている。 As an example of an apparatus provided with a vacuum apparatus, a mass spectrometer is known. For example, in a mass spectrometer that ionizes a sample using MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization Method), the sample is irradiated with a laser in an ionization chamber that is evacuated by a vacuum pump or the like. Is ionized.
この種の質量分析装置では、分析の前後でイオン化室に対して試料を出し入れする必要がある。このとき、イオン化室を大気開放して真空状態を解除することとなるが、試料を出し入れする度に装置内全体の真空状態を解除するのは非効率的である。また、例えば検出器などの装置内の部品が、大気中に長時間晒されることにより故障するおそれもある。 In this type of mass spectrometer, it is necessary to put a sample in and out of the ionization chamber before and after the analysis. At this time, the ionization chamber is opened to the atmosphere to release the vacuum state. However, it is inefficient to release the vacuum state of the entire apparatus every time the sample is taken in and out. Also, there is a possibility that parts in the apparatus such as a detector may be damaged by being exposed to the atmosphere for a long time.
そのため、例えばイオン化室を構成している第1チャンバとは別に、イオン化された試料が導入される第2チャンバを設けて、これらを連通する開口を開閉できるような構成が採用されている。これにより、第2チャンバを真空状態に維持したまま、第1チャンバを大気開放して試料を出し入れすることができる。 Therefore, for example, a configuration is adopted in which a second chamber into which an ionized sample is introduced is provided separately from the first chamber that constitutes the ionization chamber, and an opening that communicates these chambers can be opened and closed. Accordingly, the sample can be taken in and out by opening the first chamber to the atmosphere while maintaining the second chamber in a vacuum state.
上記のような開口を開閉するために、ゲートバルブが用いられる場合がある。一般的なゲートバルブは、例えば弁体が取り付けられたシャフトをモータなどの駆動機構を用いて回転させることにより、弁体を変位させて上記開口を開閉することができるようになっている(例えば、下記特許文献1参照)。
A gate valve may be used to open and close the opening as described above. A general gate valve can open and close the opening by displacing the valve body, for example, by rotating a shaft to which the valve body is attached using a drive mechanism such as a motor. , See
上記のような一般的なゲートバルブには、上記シャフトやモータの他、例えばタイミングベルト、ボールねじ、リミットスイッチ又は制御ボードなどの各種部品が備えられている場合がある。このような複雑な構造を有するゲートバルブは、ゲートバルブ自体が大型となり、重量も大きくなるという問題がある。複雑な構造を有するゲートバルブの中には、例えば部品点数が84点にも上り、サイズが148mm×100mm×224mm(縦×横×高さ)、重量が約3.1kgとなっているものもある。 In addition to the shaft and motor, the general gate valve as described above may include various components such as a timing belt, a ball screw, a limit switch, or a control board. The gate valve having such a complicated structure has a problem that the gate valve itself is large and heavy. Some gate valves having a complicated structure have, for example, 84 parts, a size of 148 mm × 100 mm × 224 mm (length × width × height), and a weight of about 3.1 kg. is there.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、真空状態とされたチャンバの一部を簡単な構造で良好に大気開放することができる真空装置及びこれを備えた質量分析装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a vacuum apparatus capable of satisfactorily releasing a part of a vacuum chamber with a simple structure and a mass spectrometer including the same. For the purpose.
本発明に係る真空装置は、本体と、減圧機構と、開放機構と、ゲートバルブとを備える。前記本体には、開口を介して互いに連通する第1チャンバ及び第2チャンバが形成されている。前記減圧機構は、前記第1チャンバ及び前記第2チャンバを真空状態とする。前記開放機構は、前記第1チャンバを大気開放する。前記ゲートバルブは、前記開口を開閉する。 The vacuum apparatus according to the present invention includes a main body, a pressure reducing mechanism, an opening mechanism, and a gate valve. The main body is formed with a first chamber and a second chamber that communicate with each other through an opening. The decompression mechanism places the first chamber and the second chamber in a vacuum state. The opening mechanism opens the first chamber to the atmosphere. The gate valve opens and closes the opening.
前記ゲートバルブは、変位部と、閉塞部とを有する。前記変位部は、前記本体に対して変位可能である。前記閉塞部は、前記変位部の変位に伴い、前記本体からの反力により前記変位部の変位方向に対して交差する方向に付勢されて前記開口を閉塞する。前記第1チャンバ及び前記第2チャンバが真空状態のときに、前記変位部の変位に伴って前記閉塞部により前記開口が閉塞された後、前記開放機構により前記第1チャンバが大気開放された場合には、前記閉塞部が大気圧によって前記開口側に加圧される。 The gate valve has a displacement portion and a closing portion. The displacement part is displaceable with respect to the main body. As the displacement portion is displaced, the closing portion is urged in a direction intersecting the displacement direction of the displacement portion by a reaction force from the main body to close the opening. When the first chamber and the second chamber are in a vacuum state, the first chamber is opened to the atmosphere by the opening mechanism after the opening is closed by the closing portion in accordance with the displacement of the displacement portion. The closed portion is pressurized to the opening side by atmospheric pressure.
このような構成によれば、ゲートバルブの変位部の変位に伴って、真空状態の第1チャンバ及び第2チャンバを連通する開口が、真空装置の本体からの反力を受けた閉塞部により閉塞される。このとき、閉塞部は、変位部の変位方向に対して交差する方向に付勢されるため、開口に対して強く押し当てられ、当該開口を閉塞することができる。 According to such a configuration, the opening communicating with the first chamber and the second chamber in the vacuum state is blocked by the blocking portion that receives the reaction force from the main body of the vacuum device as the displacement portion of the gate valve is displaced. Is done. At this time, since the closing portion is urged in a direction intersecting the displacement direction of the displacement portion, the closing portion is strongly pressed against the opening and can close the opening.
さらに、その後に開放機構により第1チャンバが大気開放された場合には、大気圧を利用して閉塞部が開口側に加圧されるため、当該開口がより強固に閉塞される。これにより、第2チャンバを真空状態に維持したまま、変位部及び閉塞部を有する簡単な構造のゲートバルブによって第1チャンバを良好に大気開放することができる。 Furthermore, when the first chamber is subsequently opened to the atmosphere by the opening mechanism, the closed portion is pressurized to the opening side using atmospheric pressure, so that the opening is closed more firmly. As a result, the first chamber can be satisfactorily opened to the atmosphere by a gate valve having a simple structure having a displacement portion and a closing portion while the second chamber is maintained in a vacuum state.
前記変位部は、大気圧によって変位してもよい。 The displacement part may be displaced by atmospheric pressure.
このような構成によれば、大気圧によって変位部を変位させ、その変位に伴って開口を閉塞部により閉塞することができる。したがって、変位部を変位させるためにモータなどの複雑な部品を設ける必要がなく、より簡単な構造で開口を自動的に閉塞することができる。 According to such a structure, a displacement part can be displaced by atmospheric pressure, and an opening can be obstruct | occluded by a closure part with the displacement. Therefore, it is not necessary to provide a complicated part such as a motor in order to displace the displacement portion, and the opening can be automatically closed with a simpler structure.
前記開放機構は、前記変位部の変位に伴って前記第1チャンバを大気開放してもよい。 The opening mechanism may open the first chamber to the atmosphere as the displacement portion is displaced.
このような構成によれば、変位部の変位に伴って第1チャンバが自動的に大気開放されるため、本体からの反力により閉塞部で開口を閉塞した後、大気圧を利用して閉塞部を開口側に加圧するという一連の動作が、変位部を変位させるだけで容易に行われる。したがって、第1チャンバを容易に大気開放することができる。 According to such a configuration, since the first chamber is automatically opened to the atmosphere along with the displacement of the displacement portion, the opening is closed by the closing portion by the reaction force from the main body, and then the opening is closed using the atmospheric pressure. A series of operations of pressurizing the portion toward the opening can be easily performed only by displacing the displacement portion. Therefore, the first chamber can be easily opened to the atmosphere.
前記閉塞部は、前記変位部に対して回転軸を中心に回転可能に取り付けられていてもよい。この場合、前記閉塞部は、前記本体からの反力により前記回転軸を中心に回転することによって、前記開口側に押圧されてもよい。 The closing portion may be attached to the displacement portion so as to be rotatable about a rotation axis. In this case, the closing portion may be pressed to the opening side by rotating around the rotation shaft by a reaction force from the main body.
このような構成によれば、変位部に対して回転軸を中心に回転可能に取り付けられた閉塞部を用いて、非常に簡単な構成で開口を良好に閉塞することができる。したがって、部品点数が削減された小型かつ軽量のゲートバルブを用いて、第1チャンバを大気開放することができる。 According to such a configuration, the opening can be satisfactorily closed with a very simple configuration using the closing portion that is attached to the displacement portion so as to be rotatable about the rotation axis. Therefore, the first chamber can be opened to the atmosphere using a small and lightweight gate valve with a reduced number of parts.
本発明に係る質量分析装置は、前記真空装置と、前記第1チャンバ内に設けられ、試料をイオン化するイオン化部とを備える。前記第1チャンバ及び前記第2チャンバが真空状態のときに、前記イオン化部によりイオン化された試料が前記第1チャンバから前記第2チャンバに導入される。 A mass spectrometer according to the present invention includes the vacuum device and an ionization unit that is provided in the first chamber and ionizes a sample. When the first chamber and the second chamber are in a vacuum state, the sample ionized by the ionization unit is introduced from the first chamber into the second chamber.
本発明によれば、第2チャンバを真空状態に維持したまま、変位部及び閉塞部を有する簡単な構造のゲートバルブによって第1チャンバを良好に大気開放することができる。 According to the present invention, the first chamber can be satisfactorily opened to the atmosphere by the gate valve having a simple structure having the displacement portion and the closing portion while maintaining the second chamber in a vacuum state.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る真空装置が備えられた質量分析装置の構成例を示す概略図である。本実施形態に係る質量分析装置は、例えば生体試料等の混合物試料からペプチドを始めとする高分子化合物を同定する際に使用可能であり、質量分析部1及び制御部2などを備えている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a mass spectrometer equipped with a vacuum apparatus according to the first embodiment of the present invention. The mass spectrometer according to this embodiment can be used, for example, when identifying a polymer compound such as a peptide from a mixture sample such as a biological sample, and includes a
質量分析部1には、例えばイオン化部11、イオントラップ12及びTOFMS(飛行時間型質量分析計)13が備えられている。本実施形態では、質量分析装置の一例として、マトリックス支援レーザ脱離イオン化イオントラップ飛行時間型質量分析装置(MALDI−IT−TOFMS)について説明する。
The
イオン化部11は、試料をイオン化し、得られたイオンをイオントラップ12に供給する。この例では、MALDI(マトリックス支援レーザ脱離イオン化法)を用いて試料にレーザを照射することにより、試料がマトリックスとともに真空中で気化され、試料とマトリックスとの間のプロトンの授受によって試料がイオン化されるようになっている。試料は、例えばプレートからなるターゲット111上に濃縮された状態で準備され、分析の際にターゲット111ごとイオン化部11にセットされる。
The
イオントラップ12は、例えば三次元四重極型であり、イオン化部11で得られたイオンを捕捉するとともに、捕捉したイオンの一部を選択的にイオントラップ12内に残し、CID(衝突誘起解離)により開裂させることができる。このようにして開裂されたイオンは、イオントラップ12からTOFMS13に供給される。
The
TOFMS13では、飛行空間131を飛行したイオンがイオン検出器132により検出される。具体的には、飛行空間131に形成された電場により加速されたイオンが、当該飛行空間131を飛行する間に質量電荷比に応じて時間的に分離され、イオン検出器132により順次検出される。これにより、質量電荷比とイオン検出器132における検出強度との関係がスペクトルとして測定され、質量分析が実現される。
In the
質量分析部1は、中空状の本体100を備えており、当該本体100内にイオン化部11、イオントラップ12及びTOFMS13などが設けられている。本体100内には、例えば第1チャンバ101及び第2チャンバ102が形成されている。この例では、第1チャンバ101は、イオン化部11を収容する空間を形成している。一方、第2チャンバ102は、イオントラップ12及びTOFMS13を収容する空間を形成している。
The mass
第1チャンバ101及び第2チャンバ102は、開口103を介して互いに連通している。すなわち、第1チャンバ101と第2チャンバ102とは、区画壁104を介して区画されており、当該区画壁104に形成された開口103を介して互いに連通している。第1チャンバ101内は、第1真空ポンプ201を用いて減圧することにより真空状態とすることができる。また、第2チャンバ102内は、第2真空ポンプ202を用いて減圧することにより真空状態とすることができる。すなわち、第1真空ポンプ201及び第2真空ポンプ202は、第1チャンバ101及び第2チャンバ102を真空状態とする減圧機構を構成している。
The
第1チャンバ101には、大気導入口211を介して大気(空気)を導入することができる。この大気導入口211は、開閉部212により手動又は自動で開閉される。したがって、開閉部212により大気導入口211を閉じた状態で第1真空ポンプ201を駆動させれば、第1チャンバ101を真空状態とすることができ、開閉部212により大気導入口211を開けば、第1チャンバ101を大気開放することができる。すなわち、大気導入口211及び開閉部212は、第1チャンバ101を大気開放する開放機構を構成している。
Air (air) can be introduced into the
同様に、第2チャンバ102には、大気導入口221を介して大気を導入することができる。この大気導入口221は、開閉部222により手動又は自動で開閉される。したがって、開閉部222により大気導入口221を閉じた状態で第2真空ポンプ202を駆動させれば、第2チャンバ102を真空状態とすることができ、開閉部222により大気導入口221を開けば、第2チャンバ102を大気開放することができる。ただし、開閉部212,222は、真空チャンバ101,102に設けられた構成に限らず、例えば本体100に直接設けられた構成などであってもよい。
Similarly, the atmosphere can be introduced into the
制御部2は、イオン化部11、イオントラップ12、TOFMS13、第1真空ポンプ201及び第2真空ポンプ202などの動作を制御する。開閉部212,222を自動で開閉する場合には、当該開閉部212,222の動作も制御部2により制御される。制御部2は、例えばCPU(Central Processing Unit)を含む構成であり、CPUがプログラムを実行することにより各部の動作を制御することができる。
The
本体100、真空ポンプ201,202及び開閉部212,222などは、第1チャンバ101及び第2チャンバ102を真空状態とする真空装置を構成している。本実施形態では、質量分析部1を制御するための制御部2により真空装置の動作が制御されるようになっているが、このような構成に限らず、例えば質量分析部1を制御するための制御部2とは別個に設けられた制御部により、真空装置の動作が制御されるような構成であってもよい。
The
図2は、真空装置の構成例を示す断面図である。第1チャンバ101内には、ターゲット111をセットするためのサンプルプレート105と、当該サンプルプレート105が載置されたステージ106とが設けられている。ステージ106は、例えば水平方向に移動可能なXYステージにより構成されている。サンプルプレート105は、開口103を挟んで第2チャンバ102内のイオントラップ12に対向している。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the vacuum apparatus. In the
質量分析を行う際には、第1真空ポンプ201及び第2真空ポンプ202が駆動されることにより、開口103を介して互いに連通する第1チャンバ101及び第2チャンバ102が真空状態とされる。この状態でサンプルプレート105上のターゲット111にレーザが照射されることにより、イオン化された試料が開口103を介して第1チャンバ101から第2チャンバ102に導入され、イオントラップ12によって捕捉される。
When performing mass spectrometry, the
開口103は、ゲートバルブ300により開閉することができる。ゲートバルブ300は、本体100に対して一定の変位方向Dに沿って変位可能に取り付けられており、第1チャンバ101内を通って区画壁104とステージ106との間に進入し、第1チャンバ101側から開口103を閉塞することができる。
The
図3は、ゲートバルブ300の構成例を示す斜視図である。ゲートバルブ300は、例えば本体100に対して変位可能な変位部301と、変位部301に対して回転軸302を中心に回転可能に取り付けられた閉塞部303とを備えている。
FIG. 3 is a perspective view illustrating a configuration example of the
変位部301は、例えば一直線状に延びるレバーからなり、本体100に形成された挿通孔107内に、長手方向に沿ってスライド可能な状態で取り付けられている(図2参照)。挿通孔107の内面には、変位部301の外周面に摺接するシール部材171が取り付けられることにより、挿通孔107と変位部301との間の気密性が確保されている。
The
変位部301の一端部は、本体100の外部に位置しており、作業者が把持するための把持部311を構成している。変位部301の他端部は、本体100内(第1チャンバ101内)に位置しており、回転軸302を介して閉塞部303が取り付けられている。作業者が把持部311を把持し、変位部301を変位方向Dに沿って本体100内に押し込んだときには、閉塞部303が区画壁104とステージ106との間に進入して開口103を閉塞する。
One end portion of the
閉塞部303は、例えば回転軸302に対して回転可能に取り付けられた基部331と、当該基部331から突出する板状の蓋部332とが一体的に形成された構成を有している。蓋部332における開口103側の面には、開口103の周縁部に対応する形状のシール部材333が取り付けられている。このシール部材333は、例えば円環状に形成されており、その表面が開口103の周縁部に当接することにより、開口103と閉塞部303との間の気密性が確保される。
The closing
図4は、閉塞部303により開口103を閉塞する際の態様について説明するための断面図である。図4に示すように、閉塞部303の基部331は、その一部が変位部301に接触することにより回転が規制され、変位部301の長手方向に対して平行に延びるように保持されている。この状態で、変位部301が本体100内に押し込まれることにより、区画壁104とステージ106との間の狭い隙間に蓋部332が進入し、開口103に対向する。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining an aspect when the
図4に示すように、蓋部332(シール部材333)が開口103に対向する位置まで変位部301が押し込まれた場合には、基部331に形成された接触部334が本体100に接触する。接触部334は、例えば基部331から突出するようにフック状に形成されており、本体100の区画壁104には、接触部334に対応する形状の凹部141が形成されている。これにより、基部331の接触部334が、本体100の凹部141に入り込んで確実に接触し、一定の方向P1に沿って本体100から基部331に反力が作用する。
As shown in FIG. 4, when the
上記反力が作用する方向P1は、回転軸302と接触部334とを結ぶ線Lに対して交差している。したがって、閉塞部303は、本体100からの反力により回転軸302を中心に回転し、変位部301の変位方向Dに対して交差する方向P2に付勢される。これにより、蓋部332(シール部材333)が開口103側に押圧され、開口103が閉塞される。
The direction P1 in which the reaction force acts intersects the line L connecting the
本実施形態では、ゲートバルブ300を押し込む力が90°変換され、閉塞部303が開口103に対して垂直方向に押圧されるようになっている。ただし、このような構成に限らず、閉塞部303が開口103に対して垂直方向以外の方向に押圧されるような構成であってもよい。
In the present embodiment, the force for pushing the
図5は、開口103を閉塞した後の動作について説明するための断面図である。ゲートバルブ300は、第1チャンバ101及び第2チャンバ102が真空状態のときに作業者によって変位され、その変位に伴って、上述のように閉塞部303により開口103が閉塞される。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the operation after the
その後、開閉部212により大気導入口211が手動又は自動で開かれることによって、第1チャンバ101が大気開放され、図5に破線矢印で示すように、第1チャンバ101内に大気が導入される。このように、第1チャンバ101が大気開放された場合には、閉塞部303が大気圧によって開口103側に加圧されることとなる。
Thereafter, the
大気開放された第1チャンバ101に対しては、試料の出し入れが可能となる。このとき、第2チャンバ102は真空状態のまま維持することができる。なお、大気導入口211を自動で開放させる場合には、例えばゲートバルブ300の変位をセンサで検出することにより、その検出信号に基づいて開閉部212が大気導入口211を開放するように、制御部2が制御を行うような構成であってもよい。
A sample can be taken in and out of the
このように、本実施形態では、ゲートバルブ300の変位部301の変位に伴って、真空状態の第1チャンバ101及び第2チャンバ102を連通する開口103が、真空装置の本体100からの反力を受けた閉塞部303により閉塞される。このとき、閉塞部303は、変位部301の変位方向Dに対して交差する方向P2に付勢されるため、開口103に対して強く押し当てられ、当該開口103を閉塞することができる。
As described above, in the present embodiment, the
さらに、その後に開閉部212により第1チャンバ101が大気開放された場合には、大気圧を利用して閉塞部303が開口103側に加圧されるため、当該開口103がより強固に閉塞される。これにより、第2チャンバ102を真空状態に維持したまま、変位部301及び閉塞部303を有する簡単な構造のゲートバルブ300によって第1チャンバ101を良好に大気開放することができる。
Further, when the
特に、本実施形態では、変位部301に対して回転軸302を中心に回転可能に取り付けられた閉塞部303を用いて、非常に簡単な構成で開口103を良好に閉塞することができる。したがって、部品点数が削減された小型かつ軽量のゲートバルブ300を用いて、第1チャンバ101を大気開放することができる。
In particular, according to the present embodiment, the
<第2実施形態>
図6は、本発明の第2実施形態に係る真空装置の構成例を示す断面図である。本実施形態では、ゲートバルブ300が手動ではなく、大気圧によって自動で変位するようになっている点が第1実施形態とは異なる。第1実施形態と同様の構成については、図に同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of a vacuum apparatus according to the second embodiment of the present invention. The present embodiment is different from the first embodiment in that the
ゲートバルブ300は、第1実施形態と同様に、例えば本体100に対して変位可能な変位部301と、変位部301に対して回転軸302を中心に回転可能に取り付けられた閉塞部303とを備えている。閉塞部303は、第1実施形態と同様の構成であるが、変位部301は、把持部311を備えていない点で第1実施形態とは異なる。
As in the first embodiment, the
本実施形態における変位部301は、例えば一直線状に延びる円柱状の部材からなり、本体100に形成された収容凹部108内に収容されている。収容凹部108は、変位部301の外径に対応する内径を有しており、本体100の内面から変位部301よりも短い長さで窪んだ形状となっている。これにより、収容凹部108内に変位部301が収容されたゲートバルブ300は、閉塞部303が本体100内に突出した状態で、長手方向に沿ってスライド可能に保持されている。
The
この例では、収容凹部108が、本体100における第1チャンバ101の内面に形成されており、ゲートバルブ300の閉塞部303は第1チャンバ101内に位置している。変位部301が変位方向Dに沿って本体100内に変位したときには、閉塞部303が第1チャンバ101内を通って区画壁104とステージ106との間に進入し、第1チャンバ101側から開口103を閉塞することができる。
In this example, the
変位部301には、閉塞部303側とは反対側の端面から長手方向に延びる凹部312が形成されており、この凹部312内に引張ばね304が設けられている。引張ばね304は、変位部301を閉塞部303側とは反対側に付勢する付勢部材の一例であり、一端部が変位部301(凹部312の底面)に固定されるとともに、他端部が本体100(収容凹部108の底面)に固定されている。
The
収容凹部108の底面には、本体100の外部に連通する通気孔181が形成されている。通気孔181は、本体100の外側から蓋182を着脱することにより開閉可能となっている。通気孔181に蓋182が取り付けられ、第1チャンバ101及び第2チャンバ102が真空状態のときには、引張ばね304の付勢力により、図6のようにゲートバルブ300の変位部301が収容凹部108の底面に当接した状態となる。引張ばね304の付勢力は、例えば約0.1Nであり、比較的弱い力でゲートバルブ300を収容凹部108の底面側に付勢している。
A
この状態から蓋182が取り外された場合には、通気孔181を介して本体100内に大気が導入され、その大気圧によりゲートバルブ300が本体100の内側(第1チャンバ101側)に向かって押圧される。これにより、引張ばね304の付勢力に抗して、ゲートバルブ300が長手方向に沿って本体100の内側に変位する。大気圧によるゲートバルブ300への押圧力は変位部301の断面積に比例するため、変位部301の断面積を適切に設定することにより、ゲートバルブ300を本体100の内側に向かって良好に押圧することができる。
When the
図7は、図6の真空装置においてゲートバルブ300が本体100の内側に変位した状態を示す断面図である。図7に示すように、ゲートバルブ300の閉塞部303が区画壁104とステージ106との間に進入し、閉塞部303の蓋部332(シール部材333)が開口103に対向したときには、基部331に形成された接触部334が本体100に接触する。これにより、第1実施形態と同様の態様で、閉塞部303が本体100からの反力により変位部301の変位方向Dに対して交差する方向P2に付勢され、蓋部332(シール部材333)が開口103側に押圧されることによって、開口103が閉塞される。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state where the
このように、本実施形態では、大気圧によって変位部301を変位させ、その変位に伴って開口103を閉塞部303により閉塞することができる。したがって、第1実施形態と同様の効果に加えて、変位部301を変位させるためにモータなどの複雑な部品を設ける必要がなく、より簡単な構造で開口103を自動的に閉塞することができるという効果を奏することができる。
Thus, in this embodiment, the
本実施形態では、従来のゲートバルブと比較して、外形寸法を約1/200に、重量を約1/300に削減することができた。また、部品点数は、84点から4点に、約1/20に削減することができた。さらに、モータなどの駆動機構や電子制御が不要になるとともに、真空中への動力導入が不要となった。 In the present embodiment, the external dimensions can be reduced to about 1/200 and the weight can be reduced to about 1/300 compared with the conventional gate valve. Also, the number of parts could be reduced from 84 points to 4 points to about 1/20. Furthermore, a driving mechanism such as a motor and electronic control are not required, and power introduction into a vacuum is not required.
収容凹部108の内周面の一部には、本体100の内側から収容凹部108の途中まで延びる溝183が形成されている。図7に示した状態では、ゲートバルブ300の変位部301における閉塞部303側とは反対側の端部が、溝183の終端部よりも本体100の内側まで変位している。これにより、溝183が通気孔181に連通した状態となり、図7に破線矢印で示すように、通気孔181及び溝183を介して本体100内(第1チャンバ101内)に大気が導入される。
A
本実施形態では、第1チャンバ101を大気開放するための開放機構が蓋182及びゲートバルブ300の変位部301により構成されている。すなわち、蓋182を取り外すことによって変位部301が変位し、その変位部301の変位に伴って第1チャンバ101が大気開放されるようになっている。そのため、第1真空ポンプ201に開閉部212が設けられている必要はない。
In the present embodiment, the opening mechanism for opening the
このように、本実施形態では、変位部301の変位に伴って第1チャンバ101が自動的に大気開放されるため、本体100からの反力により閉塞部303で開口103を閉塞した後、大気圧を利用して閉塞部303を開口103側に加圧するという一連の動作が、変位部301を変位させるだけで容易に行われる。したがって、第1チャンバ101を容易に大気開放することができる。
As described above, in the present embodiment, the
大気圧による閉塞部303の押圧力、すなわち第1チャンバ101内と第2チャンバ102内との差圧力は、例えば約10Nであり、引張ばね304の付勢力よりも比較的強い。したがって、第1チャンバ101が大気開放され、第2チャンバ102が真空状態とされているときには、閉塞部303で開口103を閉塞した状態が維持される。
The pressing force of the blocking
第1チャンバ101内を再度真空状態とするときには、蓋182により通気孔181を閉塞した後、第1真空ポンプ201を駆動させる。これにより、第1チャンバ101内と第2チャンバ102内との差圧力が徐々に小さくなり、引張ばね304の付勢力よりも小さくなった時点で、変位部301が閉塞部303側とは反対側に変位して、図6の状態に戻る。
When the inside of the
ただし、変位部301を閉塞部303側とは反対側に付勢する付勢部材は、引張ばね304に限らず、ゴムなどの他の弾性体により構成されていてもよい。また、ゲートバルブ300は、大気圧によって自動で変位するような構成に限らず、第1実施形態のようにゲートバルブ300を手動で変位させる構成において、変位部301の変位に伴って第1チャンバ101が自動的に大気開放されるような構成であってもよい。
However, the urging member that urges the
ゲートバルブ300は、回転軸302を中心に閉塞部303が回転可能な構成に限らず、例えば変位部301に対して閉塞部303がスライド可能な構成であってもよいし、変位部301と閉塞部303とが一体的に形成された構成であってもよい。また、変位部301は、本体100に対してスライド可能な構成に限らず、回転可能な構成などであってもよい。
The
以上の実施形態では、第1チャンバ101にイオン化部11が収容され、第2チャンバ102にイオントラップ12及びTOFMS13が収容された構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、例えば第1チャンバ101にイオン化部11及びイオントラップ12が収容され、第2チャンバ102にTOFMS13が収容された構成であってもよい。
In the above embodiment, the configuration in which the
すなわち、開口103を介して互いに連通する第1チャンバ101及び第2チャンバ102を備えた構成であれば、各チャンバ101,102に何れの部材が収容されていてもよい。また、区画壁104は1つに限らず、2つ以上設けられることにより、3つ以上のチャンバに区画された構成であってもよい。
That is, as long as the
第1チャンバ101内及び第2チャンバ102内の構成は、上記実施形態のような構成に限られるものではない。例えば、磁場型質量分析装置、四重極型質量分析装置、フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴型質量分析装置などの他の質量分析装置に、本発明に係る真空装置を適用することも可能である。
The configuration in the
また、本発明に係る真空装置は、質量分析装置に限らず、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX)などのX線分析装置や、走査型電子顕微鏡(SEM)などの電子顕微鏡といったように、他の分析装置にも適用することができる。さらに、本発明に係る真空装置は、半導体製造装置、フラットパネルディスプレイ(FPD)製造装置、化学気相蒸着(CVD)装置、又は、ロードロック室を有する装置など、分析装置以外の各種装置にも適用することができる。 The vacuum apparatus according to the present invention is not limited to a mass spectrometer, but may be an X-ray analyzer such as an energy dispersive X-ray fluorescence analyzer (EDX) or an electron microscope such as a scanning electron microscope (SEM). It can also be applied to other analyzers. Furthermore, the vacuum apparatus according to the present invention can be applied to various apparatuses other than the analytical apparatus such as a semiconductor manufacturing apparatus, a flat panel display (FPD) manufacturing apparatus, a chemical vapor deposition (CVD) apparatus, or an apparatus having a load lock chamber. Can be applied.
1 質量分析部
2 制御部
11 イオン化部
12 イオントラップ
13 TOFMS
100 本体
101 第1チャンバ
102 第2チャンバ
103 開口
104 区画壁
105 サンプルプレート
106 ステージ
107 挿通孔
108 収容凹部
111 ターゲット
131 飛行空間
132 イオン検出器
141 凹部
171 シール部材
181 通気孔
182 蓋
183 溝
201 第1真空ポンプ
202 第2真空ポンプ
211 大気導入口
212 開閉部
221 大気導入口
222 開閉部
300 ゲートバルブ
301 変位部
302 回転軸
303 閉塞部
304 引張ばね
311 把持部
312 凹部
331 基部
332 蓋部
333 シール部材
334 接触部
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1チャンバ及び前記第2チャンバを真空状態とする減圧機構と、
前記第1チャンバを大気開放する開放機構と、
前記開口を開閉するゲートバルブとを備え、
前記ゲートバルブは、前記本体に対して変位可能な変位部と、前記変位部の変位に伴い、前記本体からの反力により前記変位部の変位方向に対して交差する方向に付勢されて前記開口を閉塞する閉塞部とを有し、
前記第1チャンバ及び前記第2チャンバが真空状態のときに、前記変位部の変位に伴って前記閉塞部により前記開口が閉塞された後、前記開放機構により前記第1チャンバが大気開放された場合に、前記閉塞部が大気圧によって前記開口側に加圧され、
前記開放機構は、前記変位部が変位する途中で前記第1チャンバを大気開放させる構造を有することを特徴とする真空装置。 A main body formed with a first chamber and a second chamber communicating with each other through an opening;
A pressure-reducing mechanism that evacuates the first chamber and the second chamber;
An opening mechanism for opening the first chamber to the atmosphere;
A gate valve that opens and closes the opening;
The gate valve is urged in a direction intersecting a displacement direction of the displacement portion by a reaction force from the main body due to a displacement of the displacement portion that is displaceable with respect to the main body and the displacement portion. And a closing portion that closes the opening,
When the first chamber and the second chamber are in a vacuum state, the first chamber is opened to the atmosphere by the opening mechanism after the opening is closed by the closing portion in accordance with the displacement of the displacement portion. In addition, the closed portion is pressurized to the opening side by atmospheric pressure ,
The vacuum mechanism according to claim 1, wherein the opening mechanism has a structure that opens the first chamber to the atmosphere while the displacement portion is displaced .
前記第1チャンバ内に設けられ、試料をイオン化するイオン化部とを備え、
前記第1チャンバ及び前記第2チャンバが真空状態のときに、前記イオン化部によりイオン化された試料が前記第1チャンバから前記第2チャンバに導入されることを特徴とする質量分析装置。 A vacuum apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
An ionization unit provided in the first chamber for ionizing a sample;
The mass spectrometer is characterized in that when the first chamber and the second chamber are in a vacuum state, the sample ionized by the ionization unit is introduced from the first chamber into the second chamber.
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