JPH03504059A - 高分解能プラズマ質量スペクトロメータ - 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】 高分解能プラズマ質量スペクトロメータ本発明は、マイクロ波プラズマ又は誘導 結合プラズマ（ＭＩＰまたはＩＣＰ）によって試料からイオンが発生する質量ス ペクトロメータに関する。

上記の如きプラズマを備えたイオン源を有する質量スペクトロメータは溶剤に溶 かされた試料の元素組成を決定するのに使用できる。この質量スペクトロメータ では、溶媒は不活性ガスの流れる噴霧器に導かれる。このガスは引続いてプラズ マ中に導かれる。幾つかのタイプのプラズマが報告されているが、もっとも一般 的なものは原子放射分光学で使用されるものと同様な誘導結合プラズマ、又はマ イクロ波プラズマである。（Ｇｒａｙ　、　Ｓｐｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａ　Ａ ｃｔａ、　１９８５．　ｖｏｌ、　４０Ｂ（１０−１２）　ｐｐ　１５２５−３ ７　ａｎｄＤｏｕｇｌａｓ　ａｎｄ　Ｈｏｕｋ、　Ｐｒｏｇ、　Ａｎａｌｙｔ、 　Ａｔｏｍ、　５ｐｅｃｔｒｏｓｃ、　１９８５、　ｖｏｌ　８．１−１８）。

従来のスペクトロメータは四極式質量分析器が用いられ、分子ビーム抽出装置に よってプラズマに接続される。

プラズマは、頂点に第一の真空領域と連通ずる小孔が設けられた冷却された第一 の円錐体の近傍で発生せしめられる。頂点に小孔を有する第二の円錐体は第一の 円錐体の下流に設けられ、第一の真空領域を四極式質量分析器が位置付けられた 第二の真空領域から分離する。第二の円錐体及び第一の真空領域は一般的な圧力 減少装置を備える。従来から行なわれている如く、円錐体の孔はプラズマ中で発 生したイオンがそれらを通って質量分析器に流入するように四極式質量分析器の 軸と直線状に配列されている。様々な構成の静電気レンズがプラズマから分析器 へのイオンの移動を最大にするために使用される。

発生するイオンの大多数は、放電中に存在する夫々の元素の帯電イオンであり、 このようなイオン源を備えた質量スペクトロメータは試料、特に合金や地質学上 の試料の如き無機物質の元素組成を測定するための有用な機器となる。

プラズマが第一の（又は抽出）円錐体に隣接しているときには、冷却ガスの境界 層はその表面に隣接して形成される。これはスペクトルに対して多くの有害な効 果を産む。即ち、バックグラウンドピークを増加させ、スペクトル干渉を起こす 不用な分子の生成をもたらす。このことは又、冷却ガスが電気的な絶縁体として 機能して（例えば、ＥＰ　１１２００４号参照）、プラズマの電位を不確定な値 まで上昇させるので、プラズマと円錐体との間にアークを発生させ易い。

円錐体の孔がより大きく形成されていれば、境界層は開口からのガスの流れによ って「破壊」されて、アークと分子の生成が減少せしめられる。然しなから、全 ての研究者がこの方法での成功を報告してはいない。例えば、Ｄｏｕｇｌａｓは Ｅ　Ｐ　　１１２００４号に於いて、荷電コイル上にプラズマの電圧変動を最小 にするように調整されるアースされた可変タップを備えたＲＦ　　ＩＣＰの別の 構成を記載している。Ｄｏｕｇｌａｓは円錐体の孔を大きくすることによっては 境界層は完全には除去できないと述べており、プラズマの電位が不確定であると いう問題はとのような実際のＩＣＰ　　ＭＳ機器に於いても「残余アーク」を引 起こすとしている。Ｄｏｕｇｌａｓ及びＨｏｕｋ　（ｉｂｉｄ）参照。

多くの研究者はプラズマの電位の変化を調査し、他の者はそれを制御しようとし た。ＧｒａｙＳＨｏｕｋ及びＷｉｌｌｉａｍｓ（Ｊ、　Ａｎａｌ、　Ａｔｏｍ、 　Ｓｐｅｃｔｒｏｍ、　１９ｇ？、　ｖｏｌ、　２．　ｐｐ　１３−２０）は典 型的なプラズマの様々な位置での電位を測定し、アースされた抽出円錐体とＲＦ コイルについて一１０〜＋３０ｖの電位を報告している。実際の電圧は探触子に よるプラズマの冷却のために測定された値よりも幾らか高い。０１ｉｖａｒｅｓ 　（ＰｈＤ　Ｔｈｅｓｉｓ、　Ｉｏｗａ　５ｔａｔｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ。

１９８５）は誘導結合プラズマ中で生成されるイオンのエネルギを測定し、プラ ズマの状態に関係な（Ｇｒａｙの電位測定と同様な範囲の値を見出した。プラズ マと抽出円錐体との間の残余アークに予想された値よりも高い値が測定された。

同様な問題がｒｓｈｉｋａｗａによってＪＰ　６２−６４０４３号で報告されて いる。問題はスキマー円錐体（抽出円錐体とは異なり、プラズマと接触する）の 電位を浮動させることにより解決されることを示唆している。

従って、従来のＩＣＰＭＳ装置ではプラズマの電位及びイオンが生成するエネル ギはどのような試料の電位によっても直接は決定されず、必ずしも一定ではない ことは明らかである。試料の性質、ＲＦ出力及び荷電コイルの形状及びタップの 位置を含めた、抽出及びスキマー円錐体、プラズマカスの流れ及び作動条件の適 切には理解されない組合せによって決定されるように思われる。結局、イオンエ ネルギを正確に制御することは可能であると思われ、問題の根源であると考えら れる残余アーク（例えば、ＥＰ　１１２００４号、ＪＰ　６２−６４０４３Ａ　 １号）を防止することに努力が注がれた。

ＩＣＰ装置は非常に高感度で極微量を測定するのに使用される。然しなから、成 る質量に於けるバックグラウンドピークの存在は、バックグラウンドピークが特 定のアイソトープを測定するのに使用されるピークと同じ公称質量を有するとき には、成る元素に対する感度を減少させる。四極式の質量分析器は単位質量での 分解能しか有しないので、そのような干渉を分解することはできない。同様に、 異なった元素のアイソトープも又同じ公称質量を有し、両者が存在する場合には 正確な分析が不可能となる。従って、そのような場合に対処するためにＩＣＰ又 はＭＩＰを高分析能質量分析器に接続する必要がある。更に、二重収束の質量分 析器は四極式の分析器と比較してイオンの伝達を増加させ、結果的に増加した感 度をもたらす。

従来の磁気セクタ式高分解能分析器は分析されるイオンが数ｋｅＶの決ったエネ ルギを有することを要求する。

これはイオン源を高い正の電位で作用させ、イオンに要求される運動エネルギを 与えるために、イオンをアースされたスリットを介して分析器の入口で加速する ことによってなされる。この方法は明らかに、イオンがプラズマ中で発生するＩ ＣＰ又はＭＩＰの場合には採用し得ない。本発明の目的は磁気セクタ式の高分析 能質量分析器を取入れたＩＣＰ又はＭＩＰ質量スペクトロメータを提供すること にある。

この目的に従って、高周波又はマイクロ波発生装置でエネルギが付与された電場 により不活性ガス中でプラズマ放電を発生させる手段と、上記試料を上記プラズ マ放電中に導く手段と、上記プラズマに隣接して配設され、頂点に開口を有する 抽出円錐体と、少なくとも入射スリット及び磁気セクタを備えた質量分析器と、 上記分析器は上記プラズマ中で発生して上記開口を通り抜けるイオンの少なくと も一部を受けるように配設され、上記抽出円錐体と上記入射スリットとの電位差 を上記質量分析器によって要求される加速電位と略等しい値に維持する手段と、 上記電位差は上記イオンが上記分析器を通って効率よく移動するよう選択され、 上記抽出円錐体の上記プラズマから離れた側の圧力を実質的に大気圧より低く維 持する手段と、を備えた試料を分析するための質量スペクトロメータが提供され る。好ましくは、プラズマの圧力は大気圧と略等しい。

更に好ましくは、質量分析器の入射スリットと抽出円錐体の間にスキマー円錐体 が設けられ、スキマー円錐体と入射スリットの間に差動ポンプが付加的に設けら れる。

この場合には、抽出円錐体とスキマー円錐体の間の空間は、機械式のロータリー ポンプによって数ｍｍＨｇの圧力まで減圧せしめられ、スキマー円錐体と入射ス リットの間の空間は、拡散ポンプによって約１０−’ｍｍＨｇの圧力まで減圧せ しめられる。好ましくは、抽出円錐体及びスキマー円錐体は共に、等しい電位に 維持される。イオンが質量分析器に効果的に伝導されるように様々な静電レンズ がスキマー円錐体と入射スリットの間に配設される。これらのレンズの少なくと も一つは、イオンビームが上記抽出円錐体と上記入射スリットの間を移動する間 にイオンビームの断面を円形から略矩形に変化させる多極レンズ（好ましくは、 四極）であるとよい。

この発明によるスペクトロメータに於いて、イオンかプラズマ中で発生する電位 は、数十ボルト以内で異なっているとしても抽出円錐体の電位との関係に於いて 実質的に固定していることが分った。結局、開口を通過するイオンのエネルギは 、抽出円錐体の電位を適切に調整することによって質量分析器によって要求され る値に実質的に固定される。イオンのエネルギはプラズマの作動条件からは十分 に独立しており、二重収束機器に於いても安定した作動が長期間行なわれること が分った。本発明による二重収束機器の感度は同様な条件の下での四極式の質量 分析器の作動時のそれに較べて１０倍高いことが分った。これは相当の割合のイ オンが数エレクトロンボルト以内のエネルギを有することを示す。何故なら、こ の範囲内のエネルギを有するイオンのみが分析器に伝達され得るからである。

抽出円錐体がスペクトロメータの加速電圧に近く維持されていれば、四極式の機 器での従来の測定とは異なりプラズマの電位は十分に一定の値に設定され、二重 収束の質量スペクトロメータによる効果的な分析を許容すると考えられる。これ は抽出円錐体に最も近い端部がアースされているＩＣＰのＲＦ荷電コイルによる 好適な作動方法を考慮し、又、ＥＰ１１２００４号から必要であると考えられる 高い電位で作動しないことを考慮すると、驚くべきことである。実際に、発明者 によって行なわれた予備実験によれば、４ｋＶの抽出円錐体電位のイオンのエネ ルギの拡散はアースされた抽出円錐体のそれよりも実際には小さい。

開口の大きさは好ましくは、抽出円錐体に隣接する冷却ガスの境界層が破壊され るように選択される。このことはプラズマと円錐体の間の電位勾配を最小にする ことが分った。質量スペクトロメータの入射スリットは実質的にアースされた電 位に維持され、電源は抽出円錐体の電位を質量分析器によって要求される加速電 位と略等しく維持するために設けられ、抽出円錐体はその電位を維持するように 絶縁される。

好ましくは２〜４　ｍｍＨｇの真空が抽出円錐体のすぐ後の領域で維持され、開 口は直径約１　ｍｍ、深さ約０．７ｍｍの円筒形の孔から成る。好ましくは、円 錐形はニッケルから成り、外角と内角は夫々１２０°及び１１６°を有する。

イオンのエネルギの安定性はプラズマと円錐体の形状によって略決定されること が分り、作動を最大にするためには何回かの実験が必要である。従来の二重収束 の質量分析器が用いられるときには、約＋４〜＋８ｋＶの電圧が抽出円錐体に印 加され、分析器の入射スリットはアースされる。抽出円錐体に印加される電圧は 典型的にはスペクトロメータの加速度電位の±１０ボルト以内であり、分析器を 通るイオンが最大に伝達されように調整されて選択される。

抽出円錐体を絶縁する必要、及びイオンビームを円錐体からスペクトロメータの 入射スリットに効果的に伝達する静電レンズの配設は別として、装置の残りの部 分は二重収束スペクトロメータと置き換えられた四極式分析器を有する従来のＩ ＣＰ又はＭＩＰ質量スペクトロメータで用いられるものと同様である。このよう にして、スペクトル干渉は高分解能及び高感度で作動させることにより分解され 、技術の選択度が大幅に高められる。

本発明は例示として以下の図面を参照して詳細に説明される。

第１図は本発明に係る二重収束質量スペクトロメータの概略図、 第２図は第１図に示したプラズマ発生器及び質量スペクトロメータの抽出装置の 断面図、 第３図は第１図に示した質量スペクトロメータで使用されるのに好適な静電レン ズ装置の断面図である。

先ず第１図に於いて、ガス供給源と試料導入ユニット２からガス及び試料が供給 される従来の誘導結合プラズマトーチ装置１はプラズマ３を発生し、プラズマ中 で試料中に存在する元素のイオン特性が形成される。プラズマ３内で発生するイ オンは質量スペクトロメータ抽出装置４によって抽出され、磁気セクタ分析器５ 、静電分析器６及びイオン検出器７を備えた従来型の二重収束質量分析器に導入 される。電源ユニットを兼ねる信号処理装置８は抽出装置４、磁気片５及び静電 分析器６を含むスペクトロメータの様々な部分に必要な電力を供給すると共に、 イオン検知器７からの信号を受取って処理する。

デジタルコンピュータ６８は電源ユニット８を制御し、イオン検知器７からの出 力を処理して好適な形式で質量スペクトルデータを生成する。

第１図に示されたスペクトロメータ全体の抽出装置４を除いた全ての部分は従来 の要素と同様又は同等である。

抽出装置４は以下に詳細に述べられ、トーチ装置１に対しては以下に述べるよう に適宜の変更が必要である。コンピュータ６８のプログラムは、高分解能の質量 分光データを実現するために試料の元素分析に最も適した形式で変更される。

質量スペクトロメータの抽出装置は第２図及び第３図に更に詳細に示されている 。従来型の誘導結合プラズマトーチ９は金属製のトーチ箱１１内の取付クランプ １０によって固定されているが、トーチ箱１１の前面から従来型■ＣＰのトーチ 函装置に於ける突出量よりも多く（典型的には２５〜３５ｍｍ）突出すように配 設されている。従って、約２１７７回巻かれた水が循環する銅製のパイプを備え たＲＦ負荷コイル１３は、その少なくとも一部がトーチ箱１１の外部に出るよう に取り付けられている。このコイルは管１４及び１５によって延長され、トーチ 箱１１内のＲＦ電源（図示せず）の出力端子に接続されている。円筒部１７及び 平坦な円形部１６を備えた石英製の覆いが図示の如くトーチ９とＲＦ負荷コイル １３との間に圧入されている。

このようにトーチ９が箱１１から突出するように構成することにより、質量スペ クトロメータの抽出円錐体１９とトーチ箱１１の前面１２との間に大きな間隔が 維持される。このことは、４ｋＶ又はそれ以上に維持される円錐体１９とアース されている前面１２との間でアークが発生することを防止する。同様に、アーク の発生を更に減少させるためセラミックの円盤から成る絶縁体１８が前面１２に クランプされている。

ＲＦ負荷コイル１３は、プラズマ３が発生するトーチの前部に最も近い位置でア ースされている。このコイルは石英の覆い１６によって抽出円錐体１９から隔離 されている。

抽出円錐体１９はニッケルより成り、１２０°の外角と１１６°の内角を有する 。その頂点の孔は直径約１．０ｍｍであり、外部と内部の間に延出する深さ約０ ．７ｍｍの平行な側面を有する。これは比較的従来より用いられているものであ る。抽出円錐体１９は前面板２ｏ上に取り付けられ、この前面板２０には前面板 ２０と抽出円錐体１９とを冷却するために水が循環する数個の流路２１が穿設さ れている。

前面板２０は、大容量（２８ｍ　３７ｈｏｕｒ）の機械式ロータリポンプ２５に よってパイプ２４を介して真空にされた膨張チャンバを備えた本体２２上に取付 けられている。

パイプ２４は好ましくは断面直径２５　ｍｍの、ワイヤで補強された真空ホース から成る。本体２２は（後述する如く）高い電位に維持されており、膨張チャン ノく内のガスは典型的には数ｍｍＨｇの圧力であって、そのため、電気的導体で あるので、ポンプ２３をアースから絶縁し、本体２２に印加される電圧に耐える 絶縁された変換器からその電力を得る必要がある。

本体２２は平坦な円形フランジ２６と、外側の円形部と、スキマー円錐体２８を 支持する同心状に配設された内側の円形部２７とから成る。前部板２０はＯリン グ２９によって外側円形部に対して封止され、図示の如くスキマー円錐体２８が 突き出すテーパ状の中央オリフィスを備える。

三つの外側取付゛ラグが溶接された中空の円筒状レンズ部材３０は図示の如く本 体２２のフランジ２６の孔を通って延出する。フィードスルー（図示せず）はレ ンズ部材３０への電気的な接続を容易にするために本体２２に設けられている。

絶縁されたマウント３２は基部フランジ２６を通って延び、中央に円形の開口を 有する平坦な円形盤を備えた第二のレンズ部材３３を支持する。このレンズ部材 の第二のフィードスルー（図示せず）は本体２２に設けられている。

本体２２の基部フランジ２６はＰＴＦＥより成る円形の絶縁フランジ３４に固定 され、絶縁フランジ３４はトランスファーレンズ真空ハウジング３６の金属製の フランジ３５に支持されている。真空絶縁スライドバルブ３７は保守を簡便にす るため前部フランジ３５とハウジング３６の間に設けられている。Ｏリング３８ と３９は図示の如く、夫々フランジ３５をサイドバルブ３７に、バルブ３７をハ ウジング３６に対してシールするために使用される。

本体２２、抽出円錐体１９、前部板２０及びスキマー円錐体２８は全て、導線４ １によって前部板２ｏと接続された高圧電源４０により質量分析器によって要求 される加速電圧に略維持される。電源４０はユニット８（第１図）の一部であり 、要求される加速電位の数十ボルトの範囲内で調整し得る出力電圧を有する。こ の出力電圧はプラズマから質量分析器へのイオ′ンの最適の伝達を確実にするよ うに設定され、最適な値はプラズマで形成されるイオンの平均付加エネルギによ って真の加速電位とは異なる。上述のごとく１、この電位は驚くべきことに一定 であることが分り、それ故、分析器の「イオン−エネルギウィンド」外側のイオ ンのエネルギによって失われるイオンが比較的少なくなり、イオンが質量分析器 に効率的に伝達される。

前部板２０はアースに対して高い電位に維持されるため、流路２１を通って循環 する水は典型的には脱イオン化された非常に高純度のものであり、冷却器と流路 ２１との間の接続は絶縁された管によってなされることが理解されよう。高純度 の水を使用することは冷却ユニットを絶縁すること及び別途に絶縁された電源を 設ける必要をなくす。

プラズマ３からのイオンは抽出円錐体１９及びスキマー円錐体２８の開口から流 れ、円筒状レンズ部材３０及び第二のレンズ部材３３によって（後述する如く） ハウジング３６内の線状レンズに向って収束せしめられる。

レンズ部材３０及び３３の構成は従来型の四極ＩＣＰ質量スペクトロメータで用 いられているものと同様であるが、それらに印加されている電位は勿論大きく異 なっている。電位は高電圧電源４０に接続された調整可能な電位分配器から得ら れ、分析器へのイオンの伝達を最適にするように選択される。

次に第３図に於いて、真空ハウジング３６は７００１、Ｓ−”の拡散ポンプ（図 示せず）に接続された大径のポンプポート４２を備え、このポンプはハウジング ３６内と、スキマー円錐体２８より後方の絶縁体及び本体２２内の圧力を約１０ −’ｍｍＨＧに維持する。真空ハウジング３６はスライドバルブ３７によって試 料アッセンブリから絶縁され、これによって例えば、抽出円錐体１９を交換する ときに拡散ポンプを冷却する必要をなくす。

ハウジング３６のスライドバルブ３７の反対側には、磁気セクタ分析器５及び静 電分析器６を備えた従来型の二重収束質量分析器の入射スリット４３が位置する 。スリット４３はハウジング３６の内側に嵌合したダイヤフラムフランジアッセ ンブリ４４に取付けられ、質量スペクトロメータの高真空装置を真空ハウジング ３６内の］。

０−’＋ｍｎＨｇの圧力から隔離する。スリット４３はブツシュロッド４５によ って作動せしめられて幅を変更調整でき、ブツシュロッド４５は、ハウジング３ ６のポート４６に嵌合してベローズで封止されたマイクロメータ駆動装置（図示 せず）によって作動せしめられる。この構成は多くの二重収束分光径計に於いて 用いられている。　　。

装置内をイオンが効率よく伝達されるために、イオンビームの形状を（スキマー 円錐体２８を離れるときの）円形の断面から、好ましくは入射スリット４３の形 状と同じ分配比の矩形断面に変更することは、それが実用的である限り必要であ る。これは、図示の如く配設された四つの四極レンズアッセンブリ４７．４８． ６９及び７０によって比較的よく知られた方法で達成される。これらはレンズ部 材３０及び３３との関係に於いて部材３０及び３３からの円形断面のビームを入 射スリット４３上に於いて実質的な矩形の像に変換されるように作動する。

レンズアッセンブリ４７．４８．６９及び７ｏはフランジ５７に取付けられた支 持管６７に取付けられている。

フランジ５７は全てのレンズ組立体が引出し得るのに十分な大きさの孔を有する フランジ５８にボルト止めされる。夫々のレンズアッセンブリは、絶縁体の凹部 内にナツトとワッシャ６４によって固定されたスタッド６３によってセラミック 製の支持絶縁体５９〜６２に取付けられた四つの短い円形断面のロッド電極（即 ち、４９〜５６．７１〜７４）を備える。ロッド電極はその軸が支持管６７の軸 と平行になるように、又、夫々のレンズに対向して配設されたロッド電極の中心 を結ぶ想像線が入射スリット４３の境界線と平行になるように配設されている。

円形の支持絶縁体は夫々、支持管６７に嵌合した溝付フランジ６５．６６にクラ ンプされている。スタッド６３は又、真空ハウジング３６内に取付けられたフィ ードスルー（図示せず）を介して電極（即ち、４９〜５６．７１〜７４）に電気 的に接続するために用いられる。このタイプのレンズ装置の調整はこの技術分野 で知られている。

第１図及び第２図に示された抽出装置が設けられた７Ｏ−７０ＳのＶＧ分析器を 備えた質量分析器、及びＶＧニレメンタルによって製造されている「プラズマク ワッド」で使用されているものと同様なプラズマトーチ装置を用いることによっ て、発明者は分解能約５００　（１０％谷間鮮明度）及び分解能約８０００以上 の元素分解能という典型的な四極式のＩＣＰ質量スペクトロメータよりも１０倍 高い感度を達成した。これは、Ｂ　６　Ｆｅ及びＡｒ　Ｏ（５５，９４３９６２ ５及ヒ５５．９５７２９９）、”Ｖ２１”’ＣＩ　’６０（５０，９３４９３８ 及び５０．９６３７６６）の如きスペクトル干渉の容易な分解を可能にする。分 解し得る他の重要な干渉は２８３ｉ、”Ｎ、、ｓｓＳ及び１６０２を含むが、こ れらは２０００又はそれ以下の分解能を要求する。第１図に示された簡単な検知 器の代りに複数流路の検知器を備えた同位体比率高分解能質量スペクトロメータ を用いれば、ＩＣＰ質量スペクトロメータに於いて従来可能であったよりもより 正確に同位体の比率を測定することができる。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成２年１２月　３日増

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．試料の分析を行なう質量スペクトロメータであって、高周波又はマイクロ波 発生装置でエネルギが付与された電場により不活性ガス中でプラズマ放電を発生 させる手段と、上記試料を上記プラズマ放電中に導く手段と、上記プラズマに隣 接して配設され、頂点に開口を有する抽出円錐体と、少なくとも入射スリット及 び磁気セクタを備えた質量分析器と、上記分析器は上記プラズマ中で発生して上 記開口を通り抜けるイオンの少なくとも一部を受けるように配設され、上記抽出 円錐体と上記入射スリットとの電位差を上記質量分析器によって要求される加速 電位と略等しい値に維持する手段と、上記電位差は上記イオンが上記分析器を通 って効率よく移動するよう選択され、上記抽出円錐体の上記プラズマから離れた 側の圧力を実質的に大気圧より低く維持する手段と、を備えた質量スペクトロメ ータ。
2. ２．上記プラズマ放電は実質的に大気圧下で発生せしめられる、請求の範囲第１ 項に記載の質量スペクトロメータ。
3. ３．上記入射スリットと上記抽出円錐体の間にスキマー円錐体が設けられ、上記 抽出円錐体と上記スキマー円錐体が略同じ電位に保たれている上記スキマー円錐 体と上記入射スリットの間の領域を真空にする手段が設けられている、請求の範 囲第１項又は第２項に記載の質量スペクトロメータ。
4. ４．上記抽出円錐体の開口は、上記抽出円錐体と上記プラズマの間に形成される 破壊されるべき冷却ガスの境界層に対して十分に大きい、請求の範囲第１項乃至 第３項に記載の質量スペクトロメータ。
5. ５．上記抽出円錐体の上記プラズマから離れた側の圧力を維持する手段は、１０ ｍｍＨｇより低い圧力を維持し得る機械式の真空ポンプであり、上記スキマー円 錐体と上記入射スリットの間の領域を真空にする手段は１０−４ｍｍＨｇ又はそ れ以下の圧力を維持し得る拡散ポンプから成る、請求の範囲第３項又は第４項に 記載の質量スペクトロメータ。
6. ６．上記円錐体からの上記スリットヘのイオンの移動を促進するため一つ又はそ れ以上の静電レンズが上記抽出円錐体と上記入射スリットの間に設けられている 、請求の範囲第１項乃至第５項に記載の質量スペクトロメータ。
7. ７．上記入射スリットは矩形断面を有し、上記抽出円錐体の開口は円形断面を有 し、上記静電レンズの少なくとも一つは、イオンビームが上記抽出円錐体から上 記入射スリットに移動する間にイオンビームの断面を円形から略矩形に変化させ る多極レンズである、請求の範囲第６項に記載の質量スペクトロメータ。
8. ８．上記質量分析器は、少なくとも一つの静電分析器と少なくとも一つの磁気セ クタ分析器を備えた二重収束質量分析器である、請求の範囲第１項乃至第７項に 記載の質量スペクトロメータ。
9. ９．上記プラズマを発生させる手段は、一端がアースされ上記プラズマの周囲に 配設された負荷コイルを介して上記プラズマにエネルギを付与する高周波電力発 生装置から成る、請求の範囲第１項乃至第８項に記載の質量スペクトロメータ。
10. １０．上記負荷コイルの上記一端は上記抽出円錐体に最も近い部分に位置してい る、請求の範囲第９項に記載の質量スペクトロメータ。