JPH0338760Y2

JPH0338760Y2 -

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Publication number: JPH0338760Y2
Application number: JP1983104398U
Authority: JP
Priority date: 1983-07-04
Filing date: 1983-07-04
Publication date: 1991-08-15
Also published as: JPS6012258U

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野本考案は質量分析装置に関する。

(ロ) 従来技術一般に質量分析装置においては、試料を質量分
離する前段階として、まず試料をイオン化する必
要がある。このイオン化法として、電子衝撃法
（Electron Impact Ionizaton略称EI）、化学イオ
ン化法（Chemical Ionization、略称CI）、電界
イオン化法（Field Ionization 略称FI）等が従
来適用されている。上記のイオン化法は試料をま
ず気化する必要があるので、揮撥性に乏しい物質
や、気化のために加熱すると熱分解または変質を
生じる物質には適用が難しい。これを改善するも
のとして試料を気化の過程を径ず固体または液体
のまま直線イオン化する電場脱離イオン化法
（Field desorption ionization、略称FD）があ
る。このFDは鋭い先端のエミツタに試料を添加
し、エミツタとこれに対向する対電極とからなる
イオン源に高電圧を印加することによりエミツタ
先端に局部高電界を形成し、これによつて試料の
イオン化を促進する。さらに、固体試料のイオン
化法として、SIMS（Secondary Ion Mass
Spectorometory）やFAB（Fast Atom
Bombardment）がある。SIMSはイオンガンか
ら発生するAr⁺，Xe⁺などの一次イオンを試料に
直接照射し、試料から一次イオンに励起されて放
出される二次イオンを質量分析するものであり、
また、FABはイオンガンで発生した一次イオン
を試料との間に設けたガスチヤンバ内のHeなど
の気体に衝突させて一次イオンを中性化し、その
中性分子を試料に照射する。そして試料から放出
される二次イオンをSIMSと同様にして質量分析
する。SIMSの場合はガスチヤンバを設ける必要
がない反面、イオンガンに耐電圧が要求されるな
どSIMSとFABとは互いに長短がある。

ところで、近年の質量分析装置には、前述した
FD、SIMS、FABの３機能を兼ね備えたものが
ある。そして、この質量分析装置においては、
SIMS／FAB用のイオンガンと、FD用のイオン
源とのそれぞれに対して５〜10KV程度の高電圧
を供給する必要があるため、SIMS／FAB専用の
高圧電源部と、FD専用の高圧電源部とを各別に
設けるのが一般的となつている。しかし、このよ
うな２つの高圧電源部を質量分析装置に設けた場
合には、その全体構成が大型化するばかりか、大
幅なコストアツプを招くという不都合が生じる。

さらにまた、イオン源から引き出されるイオン
には正極性のものと負極性のものとがあるが、特
に、FDの場合は高圧電源部そのものを正極性及
び負極性とされた２つの高圧電源によつて構成し
たり、単一の高圧電源で構成しておき、その極性
をイオンの極性に応じて正負逆の極性となるよう
に組み変えたりすることが行われている。しかし
ながら、高圧電源の極性の組み変えを行うにあた
つては煩わしい手間を要することになり、実用的
ではないという不都合があつた。

(ハ) 目的本考案は、このような不都合を解消するために
なされたものであつて、SIMS／FAB専用及び
FD専用の２つの高圧電源部を各別に設けること
に伴う全体構成の大型化及びコストアツプを防止
するとともに、FD専用の高圧電源部における極
性の組み変えを行う必要のない質量分析装置の提
供を目的としている。

(ニ) 構成本考案にかかる質量分析装置は、SIMS／FAB
用のイオンガン２と、FD用のイオン源１２と、
正極性高圧電源２２及び負極性高圧電源２４と、
切換スイツチS₃とを備えるとともに、この切換ス
イツチS₃の共通接点c₃には正極性高圧電源２２の
正極側出力端子２２ａを接続し、かつ、その一方
の個別接点a₃にはSIMS／FAB用のイオンガン２
を、また、その他方の個別接点b₃にはFD用のイ
オン源１２をそれぞれ接続したことを特徴とする
ものである。

(ホ) 実施例以下、本考案の構成を図面に示す実施例に基づ
いて詳細に説明する。

第１図はこの実施例の質量分析装置のイオン源
部を示す構成図である。同図において、１は質量
分析装置のイオン源部、２はデユオプラズマトロ
ン型等のイオンガン、３はこのイオンガン２のフ
イラメントで、SIMS／FABの場合にはこのフイ
ラメント３を加熱することにより一次イオンが発
生する。４，４はイオンガン２から放射される一
次イオンのビームを収束して試料６上に焦点を結
ばせるための一次イオン側レンズである。８は
FDの際に試料を添加するためのエミツタで、た
とえば10μｍ程度のタングステンの細線上にカー
ボンウイスカ（マイクロニードル）を成生したも
のである。１０はこのエミツタ８に対向して配置
された対電極である。そしてエミツタ８と対電極
１０とでFDイオン源１２が構成される。１４は
一次イオンが照射される試料６又はエミツタ８に
添加された試料（図示せず）から放出されるイオ
ンを質量分析計の手前の所定位置に収束するため
の収束レンズである。また１６ａ，１６ｂはその
収束レンズ１４とエミツタ８とに数KV程度の所
定の電圧を印加する電源、S₀はこの電源１６ａ，
１６ｂを切換えるための切換スイツチ、１８はス
リツトである。

第２図は第１図のイオン源部に高電圧を供給す
るための高電圧電源部の回路図である。同図にお
いて、２０は高電圧電源部、２２は正極性高圧電
源、２４は負極性高圧電源である。正極性高圧電
源２２の入力側には電圧設定用の第１切換スイツ
チS₁とこれに接続された第２切換スイツチS₂とが
設けられている。また、この正極性高圧電源２２
とイオンガン２及びイオン源１２との間には、第
３の切換スイツチS₃が介装されている。そして、
この切換スイツチS₃の共通接点c₃には正極性高圧
電源２２の正極側出力端子２２ａが接続されると
ともに、その一方の個別接点a₃にはSIMS／FAB
用のイオンガン２が、また、その他方の個別接点
b₃にはFD用のイオン源１２を構成する対電極１
０がそれぞれ接続されている。そこで、この正極
性高圧電源２２は、SIMS／FAB用のイオンガン
２及びFD用のイオン源１２の共通電源として機
能することになる。

一方、負極性高圧電源２４の入力側には電圧設
定用の第４切換スイツチS₄とこれに接続された第
５切換スイツチS₅とが設けられている。また、負
極性高圧電源２４の負極の出力端子２４ａには第
６の切換スイツチS₆の共通接点c₆が接続され、こ
の第６切換スイツチS₆の一方の個別接点a₆はFD
イオン源１２の対電極１０に接続されている。ま
た、第６切換スイツチS₆の他方の個別接点b₆は接
地されている。また、２６，２８はそれぞれ高圧
設定信号の入力端子である。なお、３０は高電圧
がイオンガン２に供給されている場合とFDイオ
ン源１２に供給されている場合とを区別するため
のインデイケータ回路で各々第１、第２の比較器
３２ａ，３２ｂ、第１、第２のスイツチングトラ
ンジスタTr₁，Tr₂、第７、第８の切換スイツチ
S₇、S₈、第１第２の発光ダイオードD₁，D₂で構
成されている。

従つて、SIMS／FABを行う際には、第２、第
３、第５、第６〜第８の切換スイツチS₂，S₃，
S₅，S₅〜S₈それぞれを第２図の実線で示すよう
に、すなわち、第３切換スイツチS₃の個別接点a₃
をイオンガン２と接続すれば、この切換スイツチ
S₃を介して正極性高圧電源２２の正極側出力端子
２２ａとSIMS／FAB用のイオンガン２とが接続
されることになる。また、このとき、収束レンズ
１４には、試料６から放出される二次イオンの極
性に応じて切り換えられる切換スイツチS₀を介し
て電源１６ａ，１６ｂのいずれか一方から電圧が
印加される。このため、入力端子２６から高圧設
定信号を入力すると、この信号は第１、第２の切
換スイツチS₁，S₂を介して正極性高圧電源２２に
送出されるので、正極性高圧電源２２の出力端子
２２ａからは正極の高電圧が出力され、この高電
圧は第３切換スイツチS₃を介して、イオンガン２
ならびに一次イオン側レンズ４，４に印加され
る。このため、フイラメント３で発生した一次イ
オンはこのイオンガン２と一次イオン側レンズ
４，４とで加速収束される。その際、インデイケ
ータ回路３０の第１トランジスタTr₁が導通する
ので第１発光ダイオードD₁が発光し、SIMS／
FABが行なわれていることを表示する。

FDのうち特に陰イオンを検出する場合、エミ
ツタ８と収束レンズ１４とには切換スイツチS₀の
切換により正極性を示す電源１６ａを接続する。
これによりエミツタ８がわずかに加熱される。ま
た、高電圧電源部２０においては、SIMS／FAB
時の各スイツチの状態から第３切換スイツチS₃
と、インデイケータ回路３０の第７、第８の各ス
イツチS₇，S₈のみを第２図の破線で示すように切
り換えることにより、第３切換スイツチS₃の個別
接点b₃を介して正極然高圧電源２２の正極側出力
端子２２ａとFD用のイオン源１２の対電極１０
とが互いに接続されることになる。これにより、
エミツタ８に局部高電界が形成され、エミツタ８
に添加した試料がイオン化されイオン化された陰
イオンは収束レンズ１４で所定位置に収束され
る。その際もインデイケータ回路３０の第１トラ
ンジスタTr₁が導通しているので第２発光ダイオ
ードD₂が発光し、FDが行なわれていることを表
示する。

次に、FDのうち、陽イオンを検出する場合に
は第２図に示すSIMS／FAB時の各スイツチの状
態から第２、第５、第６の各スイツチS₂，S₅，S₆
のみを切換える。また、エミツタ８と収束レンズ
１４とには切換スイツチS₀を切換えて負極性を示
す電源１６ｂを接続する。そして入力端子２８か
ら高圧設定信号を入力すると、この信号は第４、
第５の切換スイツチS₄，S₅を介して負極性高圧電
源２４に送出されるので、負極性高圧電源２４の
出力端子２４ｂからは負極の高電圧が出力され、
この高電圧は第６切換スイツチS₆を介してFDイ
オン源１２の対電極１０に印加される。これによ
りエミツタ８で試料がイオン化され、イオン化さ
れた陽イオンが収束レンズ１４で所定位置に収束
される。その際インデイケータ回路３０の第２ト
ランジスタTr₂が導通しているので第２発光ダイ
オードD₂が発光し、FDが行なわれていることを
表示する。

(ヘ) 効果以上説明したように、本考案によれば、
SIMS／FAB用のイオンガン及びFD用のイオン
源と、正極性高圧電源との間に切換スイツチを介
装したうえ、その共通接点には正極性高圧電源の
正極側出力端子を接続し、かつ、その個別接点の
一方にはSIMS／FAB用のイオンガンを、また、
その他方にはFD用のイオン源をそれぞれ接続し
ているので、SIMS／FAB時には切換スイツチを
介して正極性高圧電源とイオンガンとを接続する
一方、FD時には切換スイツチを介して正極性高
圧電源からイオン源に対して高電圧を供給するこ
とが可能となる。すなわち、この正極性高圧電源
をFD用のみらず、SIMS／FAB用の高圧電源部
として兼用することができる。

その結果、従来例のように、SIMS／FAB専用
の高圧電源部とFD専用の高圧電源部とをわざわ
ざ各別に設ける必要はなくなり、質量分析装置の
全体構成の小型化とともに、コストダウンを図る
ことができるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は質量分
析装置のイオン源部の構成図、第２図はこのイオ
ン源部に高電圧を供給するための高電圧電源部の
回路図である。１……イオン源部、２……イオンガン、１２…
…FDイオン源、２２……正極性高圧電源、２４
……負極性高圧電源、S₃……切換スイツチ、a₃，
b₃……個別接点、c₃……共通接点。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 SIMS／FAB用のイオンガンと、FD用のイオ
ン源と、正極性及び負極性高圧電源と、切換スイ
ツチとを備え、この切換スイツチの共通接点には正極性高圧電
源の正極側出力端子を接続するとともに、その個
別接点の一方にはイオンガンを、また、その他方
にはイオン源をそれぞれ接続したことを特徴とす
る質量分析装置。