JP7202256B2 - イオン検出器 - Google Patents

Description

本発明は、イオン検出器に関するものである。

質量分析装置（mass spectrometry）等に適用可能なイオン検出器の構成として、例えば、イオンの入射に応答して電子を放出する入力側素子と、放出された電子を捕獲し電気信号として出力する出力側素子（信号出力部）と、を備えた構成が知られている。入力側素子としては、マイクロチャネルプレート（以下、「ＭＣＰ」と記す）等の電子増倍素子が知られている。一方、出力側素子としては、電子捕獲電極としてのアノードの他、アバランシェダイオード（以下、「ＡＤ」と記す）等の電子衝撃型ダイオードが知られている。特に、このようなイオン検出器では、例えば特許文献１に開示されたように、上記出力側素子と当該イオン検出器の信号出力端（外部の電子回路と電気的に接続される端子）との間に、交流成分（以下、「ＡＣ成分」と記す）を信号として取り出すためのＡＣカプラー（コンデンサ等により構成される交流結合回路）が設けられている。

日本国特許５０４９１７４号

発明者らは、上述の従来技術について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、上述の質量分析では、両極性のイオン（荷電粒子）が検出対象となり得る。例えば、出力側素子と当該イオン検出器との間でＡＣカップリングが行われるイオン検出器を利用して負イオンを検出する場合、信号を出力側素子（例えばアノード）が高電圧となるため、ＡＣカプラーにおいて耐電圧を確保しつつＡＣ成分を信号として取り出すことになる。特に、飛行時間計測型質量分析装置（Time-of-Flight Mass Spectrometer、以下、「ＴＯＦ－ＭＳ」と記す）では高周波信号を無歪みの状態で伝送しなければならない。しかしながら、市販のコンデンサ等でＡＣカプラーが構成される場合、真空中において仕様ほどの耐電圧が得られない。更に、内在するインダクタンス成分、信号反射等の影響もあって出力される信号（高周波信号）の、無歪み状態での伝送は困難であった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、出力信号への信号反射等の影響（波形歪み）を低減するための構造を備えたイオン検出器を提供することを目的としている。

本実施形態に係るイオン検出器は、ＡＣカップリングを必要するすべてのイオン検出器を含み、具体的には、電子増倍部と、信号出力部と、信号出力端子と、ＡＣカプラーと、を備える。電子増倍部は、荷電粒子の入射に応答して電子を放出する。信号出力部は、電子増倍部から放出された電子が到達する位置に配置される。また、信号出力部は、電子を受け取って電気信号を出力する。信号出力端子は、外部の電子回路と電気的に接続される端子であって、信号出力部の出力端と信号ラインを介して接続されている。ＡＣカプラーは、信号ライン上に配置されている。特に、ＡＣカプラーは、樹脂シートと、第１導電部と、第２導電部と、を有する。樹脂シートは、信号出力部が配置された側に面した第１主面と、該第１主面と対向するとともに信号出力端子が配置された側に面した第２主面と、を有する。第１導電部は、樹脂シートの第１主面上に配置されるとともに信号出力部の出力端に電気的に接続されている。第２導電部は、第１主面から第２主面に向かう方向に沿って樹脂シートを見たときに第１導電部と少なくとも一部が重なるように樹脂シートの第２主面上に配置されている。すなわち、第１導電部と第２導電部によりコンデンサが構成されている。更に、第２導電部は、信号出力端子に電気的に接続されている。

なお、本発明に係る各実施形態は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、本発明を限定するものと考えるべきではない。

また、本発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施形態を示すものではあるが、例示のためにのみ示されているものであって、本発明の範囲における様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。

本実施形態に係るイオン検出器によれば、出力信号への信号反射等の影響が低減され得る。

電子増倍部を有するイオン検出器の種々の構成例を示す図である。 チップコンデンサを利用したＡＣカップリングの構成例を示す図である。 ＡＣカップリングにおける課題を説明するためのグラフである。 本実施形態に係るイオン検出器に適用可能なＡＣカプラーの第１構造を示す図である。 図４に示されたI－I線に沿った、ＡＣカプラーの断面構造を示す図である。 本実施形態に係るイオン検出器に適用可能なＡＣカプラーの第２構造を示す図である。 図６に示されたＡＣカプラーの効果を説明するためのグラフである。 第１実施形態に係るイオン検出器の回路構成の一例を示す図である。 第１実施形態に係るイオン検出器の一例として、外観および部分的な組み立て工程の一部を説明するための図である。 第１実施形態に係るイオン検出器に適用可能なＡＣカプラーの第１および第２補強構造の例を説明するための図である。 図１０（ａ）に示されたＡＣカプラーの部分的な断面構造を説明するための図である。 図１０（ａ）に示されたＡＣカプラーに取り付け可能なＳＭＡジャックの他の例、および、図１０（ｂ）に示されたＡＣカプラーの部分的な断面構造を説明するための図である。 第１実施形態に係るイオン検出器の変形例の一部を示す図である。 第２実施形態に係るイオン検出器の構成例の一部を示す図である。 第３実施形態に係るイオン検出器の構成例の一部を示す図である。

[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容をそれぞれ個別に列挙して説明する。

（１） 本実施形態に係るイオン検出器は、その一態様として、電子増倍部と、信号出力部と、信号出力端子と、ＡＣカプラーと、を備える。電子増倍部は、荷電粒子の入射に応答して電子を放出する。信号出力部は、電子増倍部から放出された電子が到達する位置に配置される。また、信号出力部は、電子を受け取って電気信号を出力する。信号出力端子は、外部の電子回路と電気的に接続される端子であって、信号出力部の出力端と信号ラインを介して接続されている。ＡＣカプラーは、信号ライン上に配置されている。特に、ＡＣカプラーは、樹脂シートと、第１導電部と、第２導電部と、を有する。樹脂シートは、信号出力部が配置された側に面した第１主面と、該第１主面と対向するとともに信号出力端子が配置された側に面した第２主面と、を有する。第１導電部は、樹脂シートの第１主面上に配置されるとともに信号出力部の出力端に電気的に接続されている。第２導電部は、第１主面から第２主面に向かう方向に沿って樹脂シートを見たときに第１導電部と少なくとも一部が重なるように樹脂シートの第２主面上に配置されている。すなわち、第１導電部と第２導電部によりコンデンサが構成されている。更に、第２導電部は、信号出力端子に電気的に接続されている。

（２） 本実施形態の一態様として、ＡＣカプラーは、第１保護膜と、第２保護膜を更に有してもよい。第１保護膜は、第１導電部の少なくとも一部を覆った状態で樹脂シートの第１主面上に設けられている。第２保護膜は、第２導電部の少なくとも一部を覆った状態で樹脂シートの第２主面上に設けられている。

（３） 本実施形態の一態様として、第１保護膜および第２保護膜のそれぞれは、樹脂材料からなるのが好ましい。また、本実施形態の一態様として、樹脂材料は、液晶ポリマー、ポリエステルフィルム、ポリイミド、およびポリアミドのいずれかであるのが好ましい。

（４） 本実施形態の一態様として、ＡＣカプラーは、樹脂シートの第２主面に当接された絶縁性の第１補強部材を更に有してもよい。また、本実施形態の一態様として、ＡＣカプラーは、樹脂シートの第１主面に当接された絶縁性の第２補強部材を更に有してもよい。これらの態様により、樹脂シートは、第１主面に、第２主面に、または、第１主面と第２主面の双方に補強部材が当接される。

（５） 本実施形態の一態様として、信号出力部は、ＡＤおよびアノードのいずれかを含むのが好ましい。特に、信号出力部がアノードを含む場合、第１導電部が該アノードとして機能するのが好ましい。

（６） 本実施形態の一態様として、電子増倍部は、１またはそれ以上のＭＣＰで構成されたＭＣＰユニット、チャネル型電子増倍器（ＣＥＭ：Channel Electron Multiplier）、および複数段のダイノードで構成されたダイノードユニットのいずれかを含むのが好ましい。

以上、この[本願発明の実施形態の説明]の欄に列挙された各態様は、残りの全ての態様のそれぞれに対して、または、これら残りの態様の全ての組み合わせに対して適用可能である。

[本願発明の実施形態の詳細]
本願発明に係るイオン検出器の具体例を、以下に添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、これら例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図されている。また、図面の説明において同一の要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

（基本構造）
図１（ａ）および図１（ｂ）は、電子増倍部を有するイオン検出器の種々の構成例（基本構造）を示す図である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示されたイオン検出器は、基本構造として、入力側素子と、出力側素子と、信号出力端子と、出力側素子と信号出力端子との間の信号ライン上に設けられたＡＣカプラーと、を備える。

具体的に、図１（ａ）に示されたイオン検出器において、入力側素子は、電子増倍部として、入力面１０１ａと出力面１０１ｂを有するＭＣＰユニット１００Ａを含む。なお、図１（ａ）の例では、ＭＣＰユニット１００Ａは、２枚のＭＣＰにより構成されている。出力側素子は、信号出力部２００として、アノード２１０（電子捕獲電極）を含む。アノード２１０と信号出力端子１１０の間には、ＡＣカプラー３００が配置されている。ＡＣカプラー３００は、アノード２１０からの高周波信号を取り出すためのコンデンサＣ１（以下、「信号コンデンサ」と記す）を含む。更に、ＡＣカプラー３００と信号出力端子１１０との間には、信号ラインの一部を構成するとともに、ノイズ除去用のリターンパスの一部を構成するＳＭＡコネクタ１２０が配置されている。電位Ｖ１に設定された第１基準端子と電位Ｖ２に設定された第２基準端子の間には、直列接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２（分圧抵抗）が配置されている。入力面１０１ａは、第１基準端子に電気的に接続されることにより、電位Ｖ１に設定される。一方、出力面１０１ｂは、抵抗Ｒ１、Ｒ２の間に位置するノードに電気的に接続されている。アノード２１０と信号コンデンサＣ１の間に位置するノードは、抵抗Ｒ３を介して第２基準端子に接続されている。

また、図１（ａ）の例では、ＭＣＰユニット１００Ａの出力面１０１ｂとＳＭＡコネクタ１２０との間に配置されたコンデンサＣ２が配置されている。コンデンサＣ２は、高周波信号に対する低インピーダンスのループを構成するとともに、大量のイオンがＭＣＰユニット１００Ａに到達した際に該ＭＣＰユニット１００Ａの出力面１０１ｂ側で発生する瞬間的な電圧降下を防ぐ効果がある。すなわち、ＭＣＰユニット１００Ａの出力面１０１ｂ側で瞬間的な電圧降下が発生した場合、アノード２１０から信号出力端子１１０へ出力される信号（出力電圧）には、この電圧降下に起因した直流成分（以下、「ＤＣ成分」と記す）の変動が反映されることになる。そこで、ＭＣＰユニット１００Ａの出力面１０１ｂとＳＭＡコネクタ１２０との間にコンデンサＣ２が配置されることにより、出力信号に反映されるＤＣ成分の変動がチャンセルされる。なお、ＭＣＰユニット１００Ａの出力面１０１ｂとＳＭＡコネクタ１２０の側面を結ぶ配線は、リターンパスの一部を構成している。

図１（ｂ）に示された例は、電子増倍部（入力側素子）としてのダイノードユニット１００Ｂと、出力側素子としての信号出力部２００と、ＡＣカプラー３００と、を備えるイオン検出器である。図１（ｂ）のダイノードユニット１００Ｂは、軸ＡＸに沿ってそれぞれ配置された複数段のダイノード１３０により構成されている。また、図１（ｂ）に示されたイオン検出器は、信号出力部２００として、アノード２１０とアバランシェダイオード２２０（以下、「ＡＤ」と記す）の双方を有する。ＡＤ２２０は、プリント配線基板２２１上に搭載されている。図１（ｂ）の例では、アノード２１０とＡＤ２２０との間に配置されたダイノード１３０がゲート電極として機能することにより、アナログモード出力とカウンティングモード出力が切り替えられる。ＡＤ２２０は、プリント配線基板２２１上に配置されており、ＡＤの出力端と信号出力端子１１０との間の信号ライン上には、ＡＣカプラー３００としてコンデンサＣ１が配置されている。

次に、図２（ａ）および図２（ｂ）は、図１（ａ）に示されたイオン検出器に適用される信号出力部２００およびＡＣカプラー３００Ａとして、ＡＤ２２０とチップコンデンサが適用された構成例を示す。なお、図２（ａ）および図２（ｂ）に図示されていない電子増倍部および周辺の回路構成は、図１（ａ）に示されたＭＣＰユニット１００Ａ、抵抗Ｒ１および電位１に設定された第１基準端子で構成された回路構成と同じである。

図２（ａ）の例において、信号出力部２００としてのＡＤ２２０は、プリント配線基板２２１の上面に搭載されている。プリント配線基板２２１の下面には信号ラインの一部を構成するＳＭＡジャック１２０Ａが取り付けられている。電位Ｖ３に設定された第３基準端子は、直列接続された抵抗Ｒ１（図１（ａ））および抵抗Ｒ５を介して第２基準端子に接続されており、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ５の間に位置するノードは、抵抗Ｒ４を介してＡＤ２２０の電子入射面に接続されている。ＡＤ２２０と信号出力端子１１０を結ぶ信号ライン上にはＳＭＡプラグ１２０ＢおよびＳＭＡジャック１２０Ｃが配置されている。ＳＭＡプラグ１２０Ｂは、プリント配線基板２２１に取り付けられたＳＭＡジャック１２０Ａを介してプリント配線基板２２１に固定される。

ＡＣカプラー３００Ａは、ＳＭＡプラグ１２０ＢとＳＭＡジャック１２０Ｃの間に配置される。ＡＣカプラー３００Ａは、チップコンデンサＣＣ１（図１（ａ）の信号コンデンサＣ１に相当）と、リターンパス上に配置されるチップコンデンサＣＣ３と、ＡＤ２２０の出力側電位を固定するための抵抗Ｒ６により構成されている。チップコンデンサＣＣ１は、信号コンデンサとして、信号ライン上に配置される。チップコンデンサＣＣ３は、チップコンデンサＣＣ１に並列に配置されたノイズ対策用のコンデンサ（ＤＣ成分の変動の影響を除去）であって、ＳＭＡプラグ１２０Ｂの側面とＳＭＡジャック１２０Ｃの側面とを結ぶライン（リターンパスの一部を構成）上に配置される。以下、リターンパス上に配置されるコンデンサを「リターンコンデンサ」と記す。ＡＤ２２０の電子入射面とＳＭＡプラグ１２０Ｂの側面を結ぶ配線（リターンパスの一部を構成）上には、ノイズ除去用のコンデンサＣ２は配置されている。コンデンサＣ２は、ＡＤ２００の入力側電極とＳＭＡプラグ１２０Ｂの側面との間のリターンパス上に配置され、ＡＤ２００の電子入射面における電圧降下（電子衝突により生じるＤＣ成分の変動であって、出力信号に反映されるノイズ）の、出力信号への影響をキャンセルする。チップコンデンサＣＣ３は、ＤＣ成分の変動による出力信号への影響をキャンセルする。ＳＭＡプラグ１２０Ｂの側面は、電位Ｖ３に設定されており、ＡＤ２２０の入力側電位は、電位Ｖ３に対して抵抗Ｒ４、Ｒ５による電圧降下分だけ低い電位に設定されている。

図２（ｂ）の構成例は、ＡＣカプラー３００Ｂが適用されている点を除き、図２（ａ）の構成例と同じである。ＡＣカプラー３００Ｂでは、図２（ａ）のチップコンデンサＣＣ１に替え、直列接続されたチップコンデンサＣＣ１ａ、ＣＣ１ｂが採用されている。同様に、図２（ａ）のチップコンデンサＣＣ３に替え、直列接続されたチップコンデンサＣＣ３ａ、ＣＣ３ｂが採用されている。

図３は、ＡＣカップリングにおける課題を説明するためのグラフであり、図１（ａ）に示されたＭＣＰユニット１００Ａ（電子増倍部）と上述のような構造（図１（ａ）、図２（ａ）および図２（ｂ））を有する種々のＡＣカプラーを有する複数サンプルについての測定結果（出力電圧の時間特性）である。なお、図３において、縦軸は、各サンプルの出力電圧のピークを－１００％に一致させた正規化出力電圧である。具体的には、図３において、グラフＧ３１０は、第１サンプル（コネクタなし）の測定結果、グラフＧ３２０は、第２サンプル（ショートコネクタ型）の測定結果、グラフＧ３３０は、第３サンプル（ロングコネクタ型）の測定結果をそれぞれ示す。ここで、第１サンプル（コネクタなし）は、図１（ａ）に示された構造（ＭＣＰ＋アノード）を有し、コンデンサＣ１としてラジアルリードコンデンサが採用されたサンプルである。第２サンプルは、図１（ａ）の構造のうちアノード２１０から信号出力端子１１０までの構造が図２（ａ）に変更された構造（ＭＣＰ＋ＡＤ）を有する。第３サンプルは、図１（ａ）の構造のうちアノード２１０から信号出力端子１１０までの構造が図２（ｂ）に変更された構造（ＭＣＰ＋ＡＤ）を有する。

図３から分かるように、上述の第１～第３サンプルのいずれの測定結果においても、コンデンサのインダクタンスに起因した信号反射が確認できる。特に、第１サンプルよりも第２サンプル、第２サンプルよりも第３サンプルの方が信号反射が大きくなっている。

図４は、本実施形態に係るイオン検出器に適用可能なＡＣカプラーの第１構造を示す図である。なお、図４に示されたＡＣカプラー４００は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示されたイオン検出器に適用可能である。

図４に示されたＡＣカプラー４００は、信号ライン上に配置される信号コンデンサＰＣ１を有する。信号コンデンサＰＣ１を構成する一対の電極４１０は、保護層に設けられた開口４３０から露出しており、この開口４３０を介して絶縁性リング部材４２０が接着固定されている。絶縁性リング部材４２０は、ＳＭＡジャックまたはＳＭＡプラグの信号端子を貫通させるための貫通孔４２１を有しており、該信号端子は、領域４４０において一対の電極４１０と接触する。なお、ＡＣカプラー４００のより具体的な構造が図５に示されている。図５は、図４に示されたI－I線に沿った、ＡＣカプラー４００の断面構造を示す図である。

ＡＣカプラー４００は、図５に示されたように、互いに対向する主面４５０ａ、４５０ｂを有する樹脂シート４５０を有し、主面４５０ａ側と主面４５０ｂ側とで同じ構造を有する。すなわち、樹脂シート４５０の主面４５０ａ上には電極４１０Ａ（第１導電部）が設けられ、更に、開口４３０ａを有する保護膜４６０Ａ（第１保護膜）が設けられている。開口４３０ａを介して露出した電極４１０Ａには、開口４２１Ａを有する絶縁性リング部材４２０Ａが接着固定されている。絶縁性リング部材４２０Ａは、ＳＭＡプラグ１２０Ｂａの信号端子１２１Ｂａを電極４１０Ａに接触させた状態で該ＳＭＡプラグ１２０Ｂａを保持する。なお、ＳＭＡプラグ１２０Ｂａは、信号ラインの一部を構成する信号端子１２１Ｂａと、リターンパスの一部を構成する、当接面１２２Ｂａを含む側面を有する。ＳＭＡプラグ１２０Ｂａの当接面１２２Ｂａと絶縁性リング部材４２０Ａの当接面４２２Ａとが接着固定されることにより、ＳＭＡプラグ１２０ＢａがＡＣカプラー４００に固定される。

一方、樹脂シート４５０の主面４５０ｂ上には電極４１０Ｂ（第２導電部）が設けられ、更に、開口４３０ｂを有する保護膜４６０Ｂ（第２保護膜）が設けられている。開口４３０ｂを介して露出した電極４１０Ｂには、開口４２１Ｂを有する絶縁性リング部材４２０Ｂが接着固定されている。絶縁性リング部材４２０Ｂは、ＳＭＡジャック１２０Ｃａの信号端子１２１Ｃａを電極４１０Ｂに接触させた状態で該ＳＭＡジャック１２０Ｃａを保持する。なお、ＳＭＡジャック１２０Ｃａは、信号ラインの一部を構成する信号端子１２１Ｃａと、リターンパスの一部を構成する、当接面１２２Ｃａを含む側面を有する。ＳＭＡジャック１２０Ｃａの当接面１２２Ｃａと絶縁性リング部材４２０Ｂの当接面４２２Ｂとが接着固定されることにより、ＳＭＡジャック１２０ＣａがＡＣカプラー４００に固定される。

なお、樹脂シート４５０の材料としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエステルフィルム、ポリイミド、ポリアミドなどが好ましい。例えば、ＬＣＰの比誘電率は３．０、ポリエステルフィルムの比誘電率は３．３、ポリイミドの比誘電率は３．１、ポリアミドの比誘電率は３．７である。ＬＣＰの耐電圧（厚み：１００μｍ）は３００ｋＶ／ｍｍ、ポリエステルフィルムの耐電圧（厚み：１００μｍ）は３００ｋＶ／ｍｍ、ポリイミドの耐電圧（厚み：１００μｍ）は４００ｋＶ／ｍｍ、ポリアミドの耐電圧（厚み：１００μｍ）は３００ｋＶ／ｍｍである。また、ＬＣＰの吸水率は０．０４％、ポリエステルフィルムの吸水率は０．４％、ポリイミドの吸水率は２．２％、ポリアミドの吸水率は１．５％である。

本実施形態に適用する場合に考慮すべき条件として、比誘電率は高い方が好ましいが、２～４が現実的である。耐電圧は１００ｋＶ／ｍｍ以上が必要である。更に、吸水率は低い方が真空状態での使用に適している。以上の各点を考慮すれば、ＬＣＰが最も適している。

また、高周波を通過させるためには１００ｐＦ～２００ｐＦのコンデンサが必要である。一例として、誘電率３．０の材料で１５０ｐＦのコンデンサを実現する場合、要求される耐電圧ごとに樹脂シート４５０の厚みおよび電極４１０の面積（正方形）を計算した。３０ｋＶの耐電圧を実現するためには、樹脂シート４５０の厚みは２００μｍ、電極面積は３４ｍｍ×３４ｍｍが必要になる。２０ｋＶの耐電圧を実現するためには、樹脂シート４５０の厚みは１００μｍ、電極面積は２４ｍｍ×２４ｍｍが必要になる。１２ｋＶの耐電圧を実現するためには、樹脂シート４５０の厚みは５０μｍ、電極面積は１７ｍｍ×１７ｍｍが必要になる。５ｋＶの耐電圧を実現するためには、樹脂シート４５０の厚みは２５μｍ、電極面積は１２ｍｍ×１２ｍｍが必要になる。以上の考察から、本実施形態に適用されるＡＣカプラー４００（後述するＡＣカプラー５００）に適用される樹脂シート４５０（後述する樹脂シート５５０）の厚みは、２５μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。また、電極４１０（後述する電極５０１、５０２）の面積は、５ｍｍ×５ｍｍ以上３０ｍｍ×３０ｍｍ以下が好ましい。

図６（ａ）～図６（ｃ）は、本実施形態に係るイオン検出器に適用可能なＡＣカプラーの第２構造を示す図である。なお図６（ａ）～図６（ｃ）に示されたＡＣカプラー５００は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示されたイオン検出器に適用可能である。

図６（ａ）に示されたＡＣカプラー５００は、信号ライン上に配置される信号コンデンサＰＣ１と、リターンパス上に配置されるリターンコンデンサＰＣ３と、を有する。信号コンデンサＰＣ１を構成する一対の電極５０１の一部は保護層に設けられた開口５３０から露出しており、また、リターンコンデンサＰＣ３を構成する一対の電極５０２の一部も開口５３０から露出している。一対の電極５０１の一方と、一対の電極５０２の一方は抵抗５２０を介して電気的に接続されている。一対の電極５０１の領域５４０には、ＳＭＡプラグまたはＳＭＡジャックの信号端子が半田付けされる。また、一対の電極５０２の領域５４１には、ＳＭＡプラグまたはＳＭＡジャックのリターン端子（ＳＭＡプラグおよびＳＭＡジャックそれぞれの側面とともにリターンパスの一部を構成する）が半田付けされる。なお、ＡＣカプラー５００のより具体的な構造が図６（ｂ）および図６（ｃ）に示されている。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示されたII－II線に沿った、ＡＣカプラー５００の断面構造を示す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示されたIII－III線に沿った、ＡＣカプラー５００の断面構造を示す図である。

ＡＣカプラー５００は、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示されたように、互いに対向する主面５５０ａ、５５０ｂを有する樹脂シート５５０を有する。樹脂シート５５０の主面５５０ａ上には、電極５０１Ａと電極５０２Ａが配置されている。更に、電極５０１Ａおよび電極５０２Ａ上には、開口５３０ａを有する保護膜５６０Ａが設けられている。また、電極５０１Ａおよび電極５０２Ａには、開口５３０ａを介してＳＭＡプラグ１２０Ｂｂが半田付けされる。具体的には、信号ラインの一部を構成する信号端子１２１Ｂｂと、リターンパスの一部を構成する、リターン端子１２２Ｂｂを含む側面を有する。ＳＭＡプラグ１２０Ｂｂの信号端子１２１Ｂｂが電極５０１Ａに半田付けされるとともに、ＳＭＡプラグ１２０Ｂｂのリターン端子１２２Ｂｂが電極５０２Ａに半田付けされることにより、ＳＭＡプラグ１２０ＢｂがＡＣカプラー５００に固定される。なお、図６（ｃ）に示されたように、電極５０１Ａと電極５０１Ｂとは、抵抗５２０を介して電気的に接続されている。また、ＳＭＡプラグ１２０Ｂｂと電極５０１Ａ、５０２Ａとの接続部分は接着剤により補強されるのが好ましい。

一方、樹脂シート５５０の主面５５０ｂ上には、電極５０１Ｂと電極５０２Ｂが配置されている。更に、電極５０１Ｂおよび電極５０２Ｂ上には、開口５３０ｂを有する保護膜５６０Ｂが設けられている。また、電極５０１Ｂおよび電極５０２Ｂには、開口５３０ｂを介してＳＭＡジャック１２０Ｃｂが半田付けされる。具体的には、信号ラインの一部を構成する信号端子１２１Ｃｂと、リターンパスの一部を構成する、リターン端子１２２Ｃｂを含む側面を有する。ＳＭＡジャック１２０Ｃｂの信号端子１２１Ｃｂが電極５０１Ｂに半田付けされるとともに、ＳＭＡジャック１２０Ｃｂのリターン端子１２２Ｃｂが電極５０２Ｂに半田付けされることにより、ＳＭＡジャック１２０ＣｂがＡＣカプラー５００に固定される。なお、ＳＭＡジャック１２０Ｃｂと電極５０１Ｂ、５０２Ｂとの接続部分は接着剤により補強されるのが好ましい。

上述の第２構造を有するＡＣカプラー５００においても、樹脂シート５５０の厚みは、２５μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。また、電極５０１、５０２の各面積は、５ｍｍ×５ｍｍ以上３０ｍｍ×３０ｍｍ以下が好ましい。

図７(ａ)～図７（ｃ）は、図６（ａ）～図６（ｃ）に示されたＡＣカプラー５００の効果を説明するためのグラフである。図７（ａ）は、ＡＣカプラー５００の回路図であり、信号ライン上に配置された信号コンデンサＰＣ１の一方の電極（図６（ｂ）の電極５０１Ａ）と、リターンパス上に配置されたリターンコンデンサＰＣ３の一方の電極（図６（ｂ）の電極５０２Ａ）とが、抵抗５２０により接続されている。ＳＭＡプラグ１２０Ｂｂ、ＡＣカプラー５００、およびＳＭＡジャック１２０Ｃｂで構成された回路の周辺構成は、図２（ａ）に示された回路構成と同じである。すなわち、図７（ａ）は、図２（ａ）に示された、ＳＭＡプラグ１２０Ｂ、ＡＣカプラー３００Ａ、およびＳＭＡジャック１２０Ｃで構成された部分に相当する回路図である。

図７（ｂ）は、ＡＣカプラー５００が適用された第４サンプルの測定結果（出力電圧の時間特性）と、上述の第１サンプル測定結果（出力電圧の時間特性）と、を示すグラフである。図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示されたグラフＧ７１０Ａ、７２０Ａそれぞれのピークを－１００％に揃えた正規化出力電圧の時間特性を示すグラフである。図７（ａ）において、グラフＧ７１０Ａは第４サンプルの測定結果、グラフＧ７２０Ａは第１サンプルの測定結果をそれぞれ示す。また、図７（ｂ）において、グラフＧ７１０Ｂは第４サンプルの測定結果、グラフＧ７２０Ｂは第１サンプルの測定結果をそれぞれ示す。

なお、第１サンプルは、上述のように図１（ａ）の構造を有する。第４サンプルは、第４サンプルは、図１（ａ）の構造のうちアノード２１０から信号出力端子１１０までの構造が図２（ａ）に変更された構造（ＭＣＰ＋ＡＤ）を有する。ただし、第４サンプルは、ＡＣカプラー３００Ａに替えて、図７（ａ）に示された構造を有するＡＣカプラー５００を有する。信号コンデンサＰＣ１およびリターンコンデンサＰＣ３の容量は、いずれも１５０ｐＦである。抵抗５２０は、１ｋΩ～１００ｋΩである。

図７（ｂ）および図７（ｃ）から分かるように、第１サンプルと比較して、ＡＣカプラー５００が適用されたサンプルでは、インピーダンス不整合に起因した信号反射が効果的に低減される。

（第１実施形態）
図８は、第１実施形態に係るイオン検出器の回路構成の一例を示す図である。第１実施形態に係るイオン検出器は、電子増倍部としてのＭＣＰユニット１００Ｃと、加速電極１５０と、一対のフォーカシング電極１６０、１７０と、信号出力部２００としてのＡＤ２２０と、ＡＣカプラー５００と、信号出力端子１１０と、を備える。ＭＣＰユニット１００Ｃは、入力面１０２ａと出力面１０２ｂを有するＭＣＰを含み、該ＭＣＰの側面は絶縁性材料からなるスペーサで取り囲まれている。なお、ＭＣＰユニット１００Ｃに替えて、図１（ａ）に示されたＭＣＰユニット１００Ａが適用されてもよい。ＡＤ２２０は、プリント配線基板２２１の上面（ＭＣＰの出力面１０２ｂ側）に搭載されており、プリント配線基板２２１の下面（信号出力端子１１０側）にはＳＭＡジャック１２０Ａが取り付けられている。ＡＣカプラー５００の一方の面（ＡＤ２２０側）にはＳＭＡプラグ１２０Ｂｂが取り付けられている。ＡＣカプラー５００の他方の面（信号出力端子１１０側）にはＳＭＡジャック１２０Ｃｂが取り付けられている。

ＭＣＰユニット１００Ｃの入力面１０２ａは、電源９１０に接続され、電位Ｖａ（例えば＋１０ｋＶまたは－１０ｋＶ）に設定される。入力面１０２ａと出力面１０２ｂとの間には、電源９２０により電位差Ｖｂ（例えば０Ｖ～１ｋＶ）が確保される。出力面１０２ｂとＳＭＡプラグ１２０Ｂｂとの間には、電源９３０により電位差Ｖｃ（例えば０Ｖ～４ｋＶ）が確保される。出力面１０２ｂとＳＭＡプラグ１２０Ｂｂとの間に設定される電位差（電圧）Ｖｃは、抵抗Ｒａ（例えば４０ＭΩ）、抵抗Ｒｂ（例えば２０ＭΩ）、ツェナーダイオード２５０（以下、「ＺＤ」と記す）により分圧される。ＺＤ２５０は、抵抗ＲｂとＳＭＡプラグ１２０Ｂｂとの間に３００Ｖの電位差を確保する。抵抗Ｒａと抵抗Ｒｂとの間に位置するノードには加速電極１５０が接続されている。一対のフォーカシング電極のうち出力面１０２ｂ側に位置するフォーカシング電極１６０は、出力面１０２ｂと同電位に設定されている。ＡＤ２２０側のフォーカシング電極１７０は、抵抗ＲｂとＺＤ２５０の間に位置するノードに、抵抗Ｒｃ（例えば１ｋオーム）を介して接続されている。また、抵抗ＲｂとＺＤ２５０の間に位置するノードは、抵抗Ｒｄ（例えば１ｋΩ）を介してＡＤ２２０の電子入射面に接続されている。また、ＡＤ２２０の電子入射面とＳＭＡプラグ１２０Ｂｂの間のリターンパス上にはコンデンサＣ２（例えば１０ｎＦ）が配置されている。ＡＤ２２０への電子入射が続くと該ＡＤ２２０の電子入射面で電圧降下が発生する。この場合、ＡＤ２２０から信号出力端子１１０から出力される信号（出力電圧）には、この電圧降下に起因したＤＣ成分の変動が反映されることになる。そこで、ＡＤ２２０の電子入射面とＳＭＡプラグ１２０Ｂｂとの間にコンデンサＣ２が配置されることにより、出力信号に反映されるＤＣ成分の変動がキャンセルされる。

ＡＣカプラー５００は、図６（ａ）～図６（ｃ）に示された構造を有しており、抵抗５２０（例えば１ｋΩ～１００ｋΩ）を介して接続された信号コンデンサＰＣ１（例えば１５０ｐＦ）とリターンコンデンサＰＣ３（例えば１５０ｐＦ）を含む。また、ＡＣカプラー５００のＡＤ２２０側にはＳＭＡプラグ１２０Ｂｂが取り付けられている。ＡＣカプラー５００の信号出力端子１１０側にはＳＭＡジャック１２０Ｃｂが取り付けられている。ＳＭＡプラグ１２０Ｂｂ側面とＳＭＡジャック１２０Ｃｂの側面は、リターンコンデンサＰＣ３を介してリターンパスの一部を構成しており、ＳＭＡジャック１２０Ｃｂの側面は接地（ＧＮＤ）される。信号出力端子１１０も抵抗Ｒｅを介して接地される。

図９（ａ）は、図８に示された構造を有するイオン検出器の外観の例を示す図である。ＭＣＰユニット１００Ｃ、一対のフォーカシング電極１６０、１７０、信号出力部の一部を構成するプリント配線基板２２１、およびＡＣカプラー５００がスペーサを介して固定されている。図９（ｂ）は、部分的な組み立て工程、特に、ＡＤ２００（信号出力部２００）およびＡＣカプラー５００の構造を説明するための図である。

図９（ｂ）に示されたように、プリント配線基板２２１の上面（ＭＣＰユニット１００Ｃ側）には、ＡＤ２２０、コンデンサＣ２、および抵抗Ｒｄが配置されている。また、プリント配線基板２２１の下面（信号出力端子１１０側）には、ＳＭＡジャック１２０Ａが取り付けられている。ＡＣカプラー５００（図９（ｂ）では、保護膜は図示されていない）の一方の面（ＭＣＰユニット１００Ｃ側）には、信号コンデンサＰＣ１の電極５０１ＡとリターンコンデンサＰＣ３の電極５０２Ａが、抵抗５２０を介して接続された様態で配置されている。また、電極５０１Ａには、ＳＭＡプラグ１２０Ｂｂの信号端子１２１Ｂｂが半田付けされ、電極５０２ＡにはＳＭＡプラグ１２０Ｂｂのリターン端子１２２Ｂｂが半田付けされている。一方、ＡＣカプラー５００の下面（信号出力端子１１０側）には、信号コンデンサＰＣ１の電極５０１ＢとリターンコンデンサＰＣ３の電極５０２Ｂが配置されている。電極５０１Ｂには、ＳＭＡジャック１２０Ｃｂの信号端子１２１Ｃｂが半田付けされ、電極５０２ＢにはＳＭＡジャック１２０Ｃｂのリターン端子１２２Ｃｂが半田付けされている。上述のようにＳＭＡプラグ１２０ＢｂおよびＳＭＡジャック１２０Ｃｂが取り付けられたＡＣカプラー５００には、樹脂ボルト５１１ａ～５１１ｃによりスペーサ５１０ａ～５１０ｃの一端が固定されている。スペーサ５１０ａ～５１０ｃの他端は、プリント配線基板２２１に取り付けられている。これにより、ＡＣカプラー５００がプリント配線基板２２１に固定される。

次に、上述の第１実施形態に係るイオン検出器に適用可能なＡＣカプラー５００の補強構造の例を、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１１、および図１２を参照して説明する。なお、本明細書において、文言「ＡＣカプラー」は、図４および図５に示された構造を有するデバイス（ＡＣカプラー４００、５００）のみならず、以下に説明される補強構造を含めて包括的に定義される。第１実施形態におけるＡＣカプラー５００は、樹脂シート５５０の主面５５０ａ上に電極５０１Ａ、５０２Ａが配置される一方、主面５５０ｂ上に電極５０１Ｂ、５０２Ｂが配置された構造を有する。そのため、ＡＣカプラー５００自体はフレキシビリティを有する。このことは作業者の取り扱いを難しくする。そこで、図１０（ａ）および図１０（ｂ）にＡＣカプラー５００の補強構造を示す。

図１０（ａ）は、第１補強構造として、ＡＣカプラー５００の下面に補強板６００Ａが接着剤を介して取り付けられた構造を示す。なお、図１０（ａ）のIV－IV線に沿った断面構造、および、図１０（ａ）のV－V線に沿った断面構造が、図１１に示されるとともに図１２の上段に示されている。図１１に示されたように、第１補強構造では、ＡＣカプラー５００側にＳＭＡプラグ１２０Ｂｂが半田付けされる。しかしながら、補強板６００Ａを介して信号コンデンサＰＣ１およびリターンコンデンサＰＣ３に接続されるＳＭＡジャックの構造は、上述のＳＭＡジャック１２０Ｃｂの構造とは異なる。すなわち、補強板６００Ａには、ＳＭＡジャック１２０Ｃｃが取り付けられる。ＳＭＡジャック１２０Ｃｃの信号端子１２１Ｃｃの先端は、補強板６００Ａに設けられた貫通孔６０１Ａに挿入され、導電性接着剤６１０を介して信号コンデンサＰＣ１の電極５０１Ｂに接続される。一方、ＳＭＡジャック１２２０Ｃｃのリターン端子１２２Ｃｃは、上述のＳＭＡジャック１２０Ｃｂのリターン端子１２２Ｃｂよりも短い（図１１の下段に示されたように、先端部分がカットされている）。リターンコンデンサＰＣ３の電極５０２Ｂは、導電性接着剤６１０を介して金属配線６２０と接続されており、ＳＭＡジャック１２０Ｃｃのリターン端子１２２Ｃｃは、金属配線６２０に半田６３０を介して接続されている。

なお、第１補強構造に適用可能なＳＭＡジャックは、図１１の下段に示されたＳＭＡジャック１２０Ｃｃには限定されない。例えば、ＳＭＡジャック１２０Ｃｃに替えて、図１２の上段に示されたＳＭＡジャック１２０Ｃｄが適用されてもよい。ＳＭＡジャック１２０Ｃｄは、図５に示されたＳＭＡジャック１２０Ｃａと同様に、リターン端子を有さないが、ＳＭＡジャック１２０Ｃｄの側面から延びた固定片（リターン端子として機能する）を有する。ＳＭＡジャック１２０Ｃｄの固定片は、半田６３０により補強板６００Ａに固定される。また、信号端子１２１Ｃｄの先端は、貫通孔６０１Ａに挿入され、導電性接着剤６１０を介して信号コンデンサＰＣ１の電極５０１Ｂに接続される。一方、リターンコンデンサＰＣ３の電極５０２Ｂには、導電性接着剤６１０を介して金属配線６２０が接続されており、ＳＭＡジャック１２０Ｃｄの固定片が半田６３０を介して金属配線６２０に接続されている。

図１０（ｂ）は、第２補強構造として、ＡＣカプラー５００の下面に補強板６００Ａが接着剤を介して取り付けられるとともに、ＡＣカプラー５００の上面に補強板６００Ｂが接着剤を介して取り付けられた構造を示す。なお、図１０（ｂ）のVI－VI線に沿った断面構造が、図１２の下段に示されている。この第２補強構造において、補強板６００Ａには上述のＳＭＡジャック１２０Ｃｄが取り付けられる。このＳＭＡジャック１２０Ｃｄと電極５０１Ｂ、５０２Ｂとの電気的な接続構造は第１補強構造と同じである。一方、補強板６００Ｂには、ＳＭＡプラグＢｃが取り付けられる。このＳＭＡプラグ１２０Ｂｃは、上述のＳＭＡジャック１２０Ｃｄと同様に、側面から延びた固定片（リターン端子として機能する）を有する。ＳＭＡプラグ１２０Ｂｃの固定片は、半田６３０により補強板６００Ｂに固定される。また、信号端子１２１Ｂｃの先端は、貫通孔６０１Ｂに挿入され、導電性接着剤６１０を介して信号コンデンサＰＣ１の電極５０１Ａに接続される。一方、リターンコンデンサＰＣ３の電極５０２Ａには、導電性接着剤６１０を介して金属配線６２０が接続されており、ＳＭＡプラグ１２０Ｂｃの固定片が半田６３０を介して金属配線６２０に接続されている。

（変形例）
図１３（ａ）および図１３（ｂ）は、第１実施形態に係るイオン検出器の変形例の一部を示す図である。上述の第１実施形態では、ＡＤ２２０が搭載されたプリント配線基板２２１Ａに、ＡＣカプラー５００がスペーサ５１０を介して取り付けられている。本変形例は、図１３（ａ）に示されたように、ＡＣカプラー５００を構成する信号コンデンサＰＣ１、リターンコンデンサＰＣ３、および抵抗５２０が、ＡＤ２２０が搭載されたプリント配線基板２２１Ａの上面に配置されている。なお、図１３（ａ）には、信号コンデンサＰＣ１の一方の電極５０１ＡとリターンコンデンサＰＣ３の一方の電極５０２Ａが示されている。また、他の構成については、上述の第１実施形態の構成と同様である。

すなわち、図１３（ａ）に示されたように、プリント配線基板２２１Ａは、補強板６００Ｃの上面（ＭＣＰユニット１００Ｃ側）にプリント配線層６５０が貼り付けられている。なお、補強板６００Ｃの下面（信号出力端子１１０側）にはＳＭＡジャック１２０Ｃｄが取り付けられている。プリント配線基板の上面（ＭＣＰユニット１００Ｃ）に相当するプリント配線層６５０の一方の面には、ＡＤ２２０、抵抗ＲｄおよびコンデンサＣ２（チップコンデンサ）とともに、信号コンデンサＰＣ１の電極５０１Ａ、リターンコンデンサＰＣ３の電極５０２Ａおよび抵抗５２０が搭載されている。プリント配線層６５０の他方の面上には、信号コンデンサＰＣ１の電極５０１ＢおよびリターンコンデンサＰＣ３の電極５０２Ｂが配置されている。したがって、電極５０１Ｂおよび電極５０２Ｂは、プリント配線層６５０と補強板６００Ｃに挟まれた状態になっている。

図１３（ｂ）は、図１３（ａ）中のVII－VII線に沿ったプリント配線基板２２１Ａの断面構造を示す図であり、上述のように補強板６００Ｃの下面（信号出力端子１１０側）には、ＳＭＡジャック１２０Ｃｄが取り付けられている。補強板６００Ｃを介してＳＭＡジャック１２０Ｃｄが電極５０１Ｂ、５０２Ｂにそれぞれ電気的に接続する構造は、図１２の上段および下段に示された断面構造と同じである。

（第２実施形態）
図１４は、第２実施形態に係るイオン検出器の構成例の一部を示す図である。第２実施形態に係るイオン検出器は、概念的には、図１（ａ）に示されたイオン検出器に、第３構造を有するＡＣカプラー５００Ａが適用された基本構造を有する。ただし、この第２実施形態に係るイオン検出器では、アノード２１０（信号出力部２００に含まれる）とＡＣカプラー５００Ａが一体的に構成さている。

第２実施形態に適用されるＡＣカプラー５００Ａは、樹脂シートの両面に同じ電極パターンが設けられている。すなわち、第３構造を有するＡＣカプラー５００Ａでは、樹脂シートの中心に信号コンデンサＰＣ１を構成する一対の電極５０３が配置されるとともに、該信号コンデンサＰＣ１を取り囲むように６つのリターンコンデンサＰＣ３を構成する６対の電極５０４が配置されている。なお、一対の電極５０３は、樹脂シートを挟んで配置された電極５０３Ａ、５０３Ｂで構成されている。また、電極５０４の各対は、樹脂シートを挟んで配置された電極５０４Ａ、５０４Ｂで構成されている。

第２実施形態に係るイオン検出器は、一対のＭＣＰ１０５ａ、１０５ｂにより構成されたＭＣＰユニット１００Ａを有する。ＭＣＰユニット１００Ａの側面は絶縁性リング１０６により取り囲まれており、これらＭＣＰユニット１００Ａと絶縁性リング１０６がＭＣＰ－Ｉｎ電極１０７ＡとＭＣＰ－Ｏｕｔ電極１０７Ｂにより挟まれている。なお、ＭＣＰ－Ｉｎ電極１０７Ａは、リードピン１０９Ａを介してＭＣＰユニット１００Ａの入力面を所定電位に設定するための電極であり、ＭＣＰユニット１００Ａの入力面を露出させるための開口を有する。また、ＭＣＰ－Ｏｕｔ電極１０７Ｂは、リードピン１０９Ｂを介してＭＣＰユニット１００Ａの出力面を所定電位に設定するための電極であり、ＭＣＰユニット１００Ａの出力面を露出させるための開口を有する。

ＭＣＰ－Ｏｕｔ電極１０７ＢとＡＣカプラー５００Ａとの間には、該ＭＣＰ－Ｏｕｔ電極１０７Ｂの開口を介してＭＣＰユニット１００Ａの出力面と直接対面するようにアノード２１０（信号出力部２００に含まれる）が配置される。このアノード２１０は、ガラスエポキシ基板２１０Ａの両面に配置されており、それぞれの面のアノード２１０はスルーホールを介して同電位に設定される。なお、アノード２１０は、リードピン１０９Ｃを介して所定電位に設定される。また、ガラスエポキシ基板２１０Ａの両面には、アノード２１０を取り囲むように配置されたリターン電極２１０Ｂも配置されており、リターン電極２１０Ｂの一方は、ＭＣＰ－Ｏｕｔ電極１０７Ｂに接触している。また、ガラスエポキシ基板２１０Ａのそれぞれの面のリターン電極２１０Ｂもスルーホールを介して同電位に設定される。ガラスエポキシ基板２１０Ａの中心（一対の電極５０３Ａ、５０３Ｂそれぞれの中心に一致）には貫通孔が設けられており、金属製ジョイント部材７１０が固定されている。金属製ジョイント部材７１０の一端は、アノード２１０に接触（電気的に接続）しており、該金属製ジョイント部材７１０の他端は、導電性リング部材７４０Ａの貫通孔を介して電極５０３Ａ（信号コンデンサＰＣ１の一方の電極）に接触している（電気的に接続）。ＡＣカプラー５００Ａとアノード２１０がその両面に配置されたガラスエポキシ基板２１０Ａとの間には、金属製リング部材２１０Ｄが配置されている。この金属製リング部材２１０Ｄの一方の面は、リターン電極２１０Ｂに接触する一方、該金属製リング部材２１０Ｄの他方の面は、６つの電極５０４Ａ（それぞれがリターンコンデンサＰＣ３の一方の電極に相当）それぞれに接触している。この構成により、６つの電極５０４Ａは、ＭＣＰ－Ｏｕｔ電極１０７Ｂと同電位に設定される。

一方、ＡＣカプラー５００Ａは、ガラスエポキシ基板２１０Ａと金属製ベース基板８１０により挟まれている。ガラスエポキシ基板２１０ＡとＡＣカプラー５００Ａとの間には、導電性リング部材７４０Ａおよび金属製リング部材２１０Ｄが配置されており、これら部材によりガラスエポキシ基板２１０ＡとＡＣカプラー５００Ａとの間隔が一定に維持されている。また、ＡＣカプラー５００Ａと金属製ベース基板８１０との間には、導電性リング部材７４０Ｂおよび金属製リング部材８２０が配置されており、これら部材によりＡＣカプラー５００Ａと金属製ベース基板８１０との間隔が一定に維持されている。このとき、金属製リング部材８２０は、６つの電極５０４Ｂ（リターンコンデンサＰＣ３の他方の電極）それぞれに接触している。

金属製ベース基板８１０は、ＳＭＡジャック１２０Ｃａの信号端子１２１Ｃａを貫通させるための開口を有し、その一方の面上に、６つの電極５０４Ｂを同電位に設定するための金属製リング部材８２０が載置される。ＳＭＡジャック１２０Ｃａは、図５に示された構造を有し、信号端子１２１Ｃａが導電性リング部材７４０Ｂの貫通孔を介して電極５０３Ｂ（信号コンデンサＰＣ１の他方の電極）に接触している。また、ＳＭＡジャック１２０Ｃａの当接面１２２Ｃａは、金属製ベース基板８１０の他方の面に接触した状態で、該金属製ベース基板８１０に固定されており、これにより、リターンパスの一部を構成している。また、金属製ベース基板８１０とＭＣＰ－Ｉｎ電極１０７Ａとの間隔は、絶縁性スペーサ７２０ａ～７２０ｃにより確保されており、これら金属製ベース基板８１０とＭＣＰ－Ｉｎ電極１０７Ａの相対位置は、樹脂ボルト１０８ａ～１０８ｃにより固定されている。

（第３実施形態）
図１５は、第３実施形態に係るイオン検出器の構成例の一部を示す図である。第３実施形態に係るイオン検出器は、第２実施形態のイオン検出器と同様に、ＡＣカプラー５００Ａが適用されている。ただし、この第３実施形態では、ＡＣカプラー５００Ａの中心に位置する信号コンデンサＰＣ１の一方の電極がアノード（図１３のアノード２１０）として機能する点で、上述の第２実施形態とは異なる。すなわち、第３実施形態に係るイオン検出器は、ＡＣカプラー５００Ａが信号出力部としてのアノードの機能と信号コンデンサの機能の双方を実現するよう構成されている。

第３実施形態には、上述の第２実施形態のＡＣカプラー５００Ａと同じ構造のＡＣカプラーが適用される。すなわち、ＡＣカプラー５００Ａは、樹脂シートの両面に同じ電極パターンが設けられている。ＡＣカプラー５００Ａでは、樹脂シートの中心に信号コンデンサＰＣ１を構成する一対の電極５０３が配置されるとともに、該信号コンデンサＰＣ１を取り囲むように６つのリターンコンデンサＰＣ３を構成する６対の電極５０４が配置されている。なお、一対の電極５０３は、樹脂シートを挟んで配置された電極５０３Ａ、５０３Ｂで構成されている。また、電極５０４の各対は、樹脂シートを挟んで配置された電極５０４Ａ、５０４Ｂで構成されている。

第３実施形態に係るイオン検出器において、ＭＣＰユニット１００Ａの入力面および出力面をそれぞれ所定電位に設定するための構造は、上述の第２実施形態と同様である。すなわち、２枚のＭＣＰ１０５ａ、１０５ｂで構成されたＭＣＰユニット１００Ａの側面は、絶縁性リング１０６により取り囲まれている。更に、ＭＣＰユニット１００Ａと絶縁性リング１０６は、リードピン１０９Ａを介して所定電位に設定されるＭＣＰ－Ｉｎ電極１０７Ａと、リードピン１０９Ｂを介して所定電位に設定されるＭＣＰ－Ｏｕｔ電極１０７Ｂに挟まれている。ＭＣＰ－Ｉｎ電極１０７Ａは、ＭＣＰユニット１００Ａの入力面を露出させるための開口を有するとともに、ＭＣＰ－Ｏｕｔ電極１０７Ｂは、ＭＣＰユニット１００Ａの出力面を露出させるための開口を有する。

一方、ＡＣカプラー５００Ａは、ＭＣＰ－Ｏｕｔ電極１０７Ｂと金属製ベース基板８１０により挟まれている。特に、ＡＣカプラー５００ＡとＭＣＰ－Ｏｕｔ電極１０７Ｂとの間には、金属製リング部材２１０Ｄが配置されており、この金属製リング部材２１０Ｄを介してＭＣＰ－Ｏｕｔ電極１０７Ｂと６つの電極５０４Ａ（リターンコンデンサＰＣ３の一方の電極）が同電位に設定される。また、この構成により、アノードとして機能する電極５０３Ａ（信号コンデンサＰＣ１の一方の電極）は、ＭＣＰ－Ｏｕｔ電極１０７Ｂの開口を介してＭＣＰユニット１００Ａの出力面と直接対面する。なお、ＡＣカプラー５００Ａの、電極５０３Ｂおよび５０４Ｂが配置された面側には、金属製ベース基板８１０が配置されている。

金属製ベース基板８１０は、ＳＭＡジャック１２０Ｃａの信号端子１２１Ｃａを貫通させるための開口を有し、その一方の面上に、６つの電極５０４Ｂを同電位に設定するための金属製リング部材８２０が載置される。ＳＭＡジャック１２０Ｃａは、図５に示された構造を有し、信号端子１２１Ｃａが導電性リング部材７４０Ｂを介して電極５０３Ｂ（信号コンデンサＰＣ１の他方の電極）に接触している。また、ＳＭＡジャック１２０Ｃａの当接面１２２Ｃａは、金属製ベース基板８１０の他方の面に接触した状態で、該金属製ベース基板８１０に固定されており、これにより、リターンパスの一部を構成している。また、金属製ベース基板８１０とＭＣＰ－Ｉｎ電極１０７Ａとの間隔は、絶縁性スペーサ７２０ａ～７２０ｃにより確保されており、これら金属製ベース基板８１０とＭＣＰ－Ｉｎ電極１０７Ａの相対位置は、樹脂ボルト１０８ａ～１０８ｃにより固定されている。

以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想および範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。

１００Ａ、１００Ｃ…ＭＣＰユニット（電子増倍部）、１００Ｂ…ダイノードユニット（電子増倍部）、２００…信号出力部、２１０…アノード（信号出力部）、２２０…ＡＤ（信号出力部）、４００、５００、５００Ａ…ＡＣカプラー、４１０Ａ、５０１Ａ、５０３Ａ…電極（第１導電部）、４１０Ｂ、５０１Ｂ…電極（第２導電部）、４５０、５５０…樹脂シート、４６０Ａ、５６０Ａ…保護膜（第１保護膜）、４６０Ｂ、５６０Ｂ…保護膜（第２保護膜）、６００Ａ～６００Ｃ…補強板。

Claims (7)

1. 荷電粒子の入射に応答して電子を放出する電子増倍部と、
   前記電子増倍部から放出された前記電子が到達する位置に配置された信号出力部であって、前記電子を受け取って電気信号を出力する信号出力部と、
   前記信号出力部の出力端と信号ラインを介して接続された信号出力端子と、
   前記信号ライン上に配置されたＡＣカプラーと、
   を備え、
   前記ＡＣカプラーは、
   前記信号出力部が配置された側に面した第１主面と、前記第１主面と対向するとともに前記信号出力端子が配置された側に面した第２主面と、を有する樹脂シートと、
   前記樹脂シートの前記第１主面上に配置されるとともに前記信号出力部の前記出力端に電気的に接続された第１導電部と、
   前記第１主面から前記第２主面に向かう方向に沿って前記樹脂シートを見たときに前記第１導電部と少なくとも一部が重なるように前記樹脂シートの前記第２主面上に配置された第２導電部であって、前記信号出力端子に電気的に接続された第２導電部と、
   を有し、
   前記ＡＣカプラーは、前記第１導電部の少なくとも一部を覆った状態で前記樹脂シートの前記第１主面上に設けられた第１保護膜と、前記第２導電部の少なくとも一部を覆った状態で前記樹脂シートの前記第２主面上に設けられた第２保護膜と、を更に有する、
   イオン検出器。
2. 前記第１保護膜および前記第２保護膜のそれぞれは、樹脂材料からなる、請求項１に記載のイオン検出器。
3. 前記樹脂材料は、液晶ポリマー、ポリエステルフィルム、ポリイミド、およびポリアミドのいずれかである、請求項２に記載のイオン検出器。
4. 前記ＡＣカプラーは、前記樹脂シートの前記第２主面に当接された絶縁性の第１補強部材を更に有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のイオン検出器。
5. 前記ＡＣカプラーは、前記樹脂シートの前記第１主面に当接された絶縁性の第２補強部材を更に有する、請求項１～４のいずれか一項に記載のイオン検出器。
6. 前記信号出力部は、アノードとして機能する前記第１導電部を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のイオン検出器。
7. 前記電子増倍部は、１またはそれ以上のＭＣＰで構成されたＭＣＰユニット、チャネル型電子増倍器、および複数段のダイノードで構成されたダイノードユニットのいずれかを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載のイオン検出器。

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