JPH034433A - 飛行時間型質量分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は飛行時間型質量分析装置に関する。

〈従来の技術〉 飛行時間型質量分析装置としては、対象試料にイオンビ
ームを照射することにより発生する中性粒子をイオン化
し、このイオンを所定の電場で加速してイオン検出器に
突入させ、イオンがこのイオン検出器に到達するに要し
た時間を計測することによって、イオンの質量を求める
方式のものが知られている。

ところで、この方式の飛行時間型質量分析装置において
は、中性粒子を紫外レーザ光もしくは電子ビーム照射に
よってイオン化するので、そのイオン化領域がある程度
の幅をもつ、このため、イオン化領域のどの位置で中性
粒子がイオン化されるかによって、その各イオンがもつ
エネルギが異なり、各イオンのイオン検出器への飛行時
間に差異が生じ、その結果、分解能が低下するという問
題があった。

この問題を解決すべく、従来、イオン化された中性粒子
の飛行行程」−に、複数枚の補助電極、および二段の反
射電場を形成するイオン反射器を配列し、イオン化領域
の異なる位置でイオン化された各中性粒子をイオン検出
器に同時に突入させる方法が採られている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上述の方法によれば、分解能は向上するもも
の、イオンの飛行行程上に、メツシュ状の補助電極を数
多く配列する必要があり、このため、イオン検出器への
イオン到達率が悪くなるという問題が残されている。

本発明の目的は、高分解能で、かつ、高イオン到達率を
達成し得る、飛行時間型質量分析装置を提供することに
ある。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、高電位が印加された電極と接地電極との間に
導かれたガスもしくは中性粒子を、パルスビーム照射に
よりイオン化すると同時に、接地電極に向かって加速す
るイオン化部と、そのイオン化部からのイオンの質量分
析手段として、本発明者が特開昭６０−１１９０６７号
で提案している傾斜電界型の飛行時間型質量分析計を設
け、その質量分析計のイオン入口を、上記イオン化部に
おいて上記接地電極に対する距離が異なる位置でイオン
化された各イオンがそれぞれ同時に到達する地点に配置
したことによって特徴づけられる。

く作用〉 第２図に示すように、レーザビーム照射によるイオン化
領域はある程度の幅をもつため、中性粒子がイオン化さ
れる位置は異なるが、接地電極１ｂから遠い位置でイオ
ン化されたイオンｉＩは、接地電極１ｂに近い位置でイ
オン化されたイオンｉ！よりも大きなエネルギが付与さ
れるので、接地電極１ｂを経た後の速度はイオンｈの方
が大となる。従って、イオンｉ、がイオン１２に追いつ
く地点、Ｆ　、　Ｐ、（ｆｏｃｕｓｉｎｇ、Ｐｏ１ｎｔ
）が存在すると考えられ、その位置は、イオン領域の中
心位置と接地電極１ｂ間の距離をｄとすると、接地電極
１ｂから距離２ｄ離れた位置となり、このＦ、Ｐ、の位
置からイオンがパルス状に発生すると考えてよい。ただ
し、Ｆ、Ｐ、に到達した各イオンは、その発生位置によ
るエネルギ分布をもつ、このイオンのエネルギ分布は、
イオン飛行時間に影響を与え、分解能低下の原因となる ここで、傾斜電界型の飛行時間型質量分析計は、イオン
の持つエネルギ分布が分解能に影響を及ぼさないよう構
成されている。従って、質量分析手段として、この傾斜
電界型の飛行時間型質量分析計を用い、その分析計にお
けるイオン入口位置を上記のＦ、Ｐ。とすることにより
、接地１１ｉ１ｂを通過した後の各イオンの速度分布お
よびエネルギ分布よる分解能への影響は除去される。し
かも、イオンの飛行行程上には、−枚の接地電極！ｂが
存在するのみで、検出器へのイオン到達率が低下するこ
ともない。

〈実施例〉 第１図は本発明実施例の要部構成回である。

メツシュ状の反射電極１ａおよび加速電極１ｂ間には、
加速電圧電源２によって電位差が付与され、所定の加速
電場が形成される。分析すべき試料Ｗは反射電極１ａの
後方に配設され、Ａ、、イオンガン４からパルス状のイ
オンビームが照射される。このイオンビーム照射により
試料Ｗからスバフタされた粒子の内、イオンは反射電極
１ａにより反射され、中性粒子のみが反射電極１ａと加
速電極１ｂ間に到達する。この二つの電極間において中
性粒子は、エキシマレーザ５からのレーザビーム照射に
よりイオン化されると同時に、電場により加速されて自
由ドリフト部（無電界領域）２を経てイオンリフレクタ
３に導かれる。

イオンリフレクタ３は、イオンの飛行方向に対向して最
前列に配設されたＭＣＰ（マイクロチャンネルプレート
）３ａと、同じく最後列に配設された後端電極３ｂと、
これらの間に同軸状に配設された複数個のリング状電極
３ｃ・・・３ｃおよびこれらの電極にそれぞれ所定の電
圧を印加するためのりフレフタ用電源３ｄと抵抗Ｒ８・
・・Ｒ，から成っている。

これらの各電極には、リフレクタ用電源３ｄからの電圧
を抵抗Ｒ，〜Ｒ８によって適宜に分圧した電圧が印加さ
れ、全体としてイオン飛行方向に比例して直線的に増大
する傾斜電界を形成する。この傾斜電界によって、導か
れたイオンは押し戻されてＭＣＰ３ａに突入し、このＭ
　ＣＰ　３　ａの出力から質量スペクトルを得ることが
できる。

以上の構成において、自由ドリフト部２の入口の位置を
、先に説明したＦ、Ｐ、とじており、これによって、加
速電極１ｂを通過した各イオンの速度分布による影響は
除去され、しかも、イオンリフレクタ３に導かれたイオ
ンは、その各イオンのエネルギ分布によらず、イオンリ
フレクタ３内での飛行時間は一定となるので、高分解能
の質量分析測定が可能になる。また、イオンの飛行行程
上には、−枚のメツシュ電極が存在するのみで、検出器
へのイオン到達率が低下することもない。

なお、加速用の電極として、第３図に示すように、円形
開孔レンズ３１ｂを用いれば、イオン集束が可能になる
とともに、イオン到達率をより高めることも可能になる
。

以上は、固体試料Ｗの質量分析に本発明を適用した例に
ついてしたが、本発明はこれに限られることなく、反射
電極１ａと加速電極１ｂ間にガスを導くよう構成すれば
、ガスの質量分析にも適用可能であることは勿論である
。

〈発明の効果〉 本発明よれば、イオン化部からのイオンの飛行行程上に
、多数のメツシュ状補助電極等を配列することなく、イ
オンの速度分布およびエネルギ分布による影響をともに
除去できるよう構成したので、高分解能でしかも高イオ
ン到達率の質量分析装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の要部構成図、第２図は作用説明
図である。 第３図は本発明実施例の変形例を説明する図である。 １ａ・・・反射電極 １ｂ・・・加速電極（接地電極） ＩＣ・・・加速電圧電源 ２・・・ドリフト部 ３　・ ３ａ　・ ３　ｂ　・ ３ｃ・・・３ｃ　・ ３ｄ　・ ４　・　・ ５　・　・ ・イオンリフレクタ ・ＭＣＰ ・後端電極 ・リング状電極 ・リフレクタ用電極 Ａ１イオンガン エキシマレーザ 第１図 ０ 第２図 第３ｒＭ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高電位が印加された電極と接地電極との間に導かれたガ
   スもしくは中性粒子を、パルスビーム照射によりイオン
   化すると同時に、上記接地電極に向かって加速するイオ
   ン化部と、そのイオン化部からのイオンの飛行行程上に
   設けられ、飛来するイオンを押し戻す向きで、かつ、上
   記イオン化部から離れるに従って比例する強さを有する
   傾斜電界を形成し得るイオンリフレクタ、およびそのイ
   オンリフレクタによって押し戻されたイオンを所定位置
   において検出するイオン検出器により構成される質量分
   析計とを備え、その質量分析計のイオン入口を、上記イ
   オン化部において上記接地電極に対する距離が異なる位
   置でイオン化された各イオンがそれぞれ同時に到達する
   地点に、配置したことを特徴とする、飛行時間型質量分
   析装置。