JPH0368503B2 - - Google Patents

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JPH0368503B2
JPH0368503B2 JP60178772A JP17877285A JPH0368503B2 JP H0368503 B2 JPH0368503 B2 JP H0368503B2 JP 60178772 A JP60178772 A JP 60178772A JP 17877285 A JP17877285 A JP 17877285A JP H0368503 B2 JPH0368503 B2 JP H0368503B2
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JP
Japan
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electron
electrode
ion
microchannel plate
secondary electrons
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JP60178772A
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Japanese (ja)
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JPS6240147A (en
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Yutaka Ido
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/025Detectors specially adapted to particle spectrometers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明はイオン検出器に関する。[Detailed description of the invention] <Industrial application field> The present invention relates to an ion detector.

<従来技術> 放射線計測や質量分析において、最近、マイク
ロチヤンネルプレートを利用した荷電粒子検出装
置が多く用いられるようになつてきた。マイクロ
チヤンネルプレートは、そこに入射される荷電粒
子(イオン、電子)の衝突によつて発明する2次
電子の数を増倍する、見掛け上板状形状を有する
素子であるが、これをイオン検出装置に利用する
場合、2次電子放出体の一般的特性に基づき、低
速重イオンに対しては、マイクロチヤンネル・プ
レートの2次電子放出能が下り、従つて装置のイ
オン検出効率が低下する。これに対しては、イオ
ンをマイクロチヤンネル・プレートへの入射前に
加速する方法と、マイクロチヤンネル・プレート
にセシウム膜のコーテイングを施してその2次電
子放出能を高める方法とがある。
<Prior Art> Charged particle detection devices using microchannel plates have recently come into widespread use in radiation measurement and mass spectrometry. A microchannel plate is an element with an apparent plate-like shape that multiplies the number of secondary electrons produced by collisions of charged particles (ions, electrons) that are incident on it, but it is used for ion detection. When used in a device, due to the general characteristics of secondary electron emitters, the secondary electron emission capability of the microchannel plate decreases for slow heavy ions, and thus the ion detection efficiency of the device decreases. To deal with this, there are two methods: accelerating the ions before they are incident on the microchannel plate, and coating the microchannel plate with a cesium film to increase its secondary electron emission ability.

しかし、重イオンを加速し、運動量の大きな粒
子を衝突させることはマイクロチヤンネル・プレ
ートの劣化をはやめることになり、また、セシウ
ム膜のコーテイングによる2次電子放出能の改善
はそれ程大きなものではない。
However, accelerating heavy ions and colliding particles with large momentum will stop the deterioration of the microchannel plate, and the improvement in secondary electron emission ability by coating with a cesium film is not that great. .

このため、イオンを直接マイクロチヤンネル・
プレートに入射させるのではなく、一旦、別に用
意した丈夫な電極に衝突させ、そこから放出され
る2次電子をマイクロチヤンネル・プレートに導
く、いわゆるイオン−電子交換法を用いたイオン
検出装置がある。しかし、この方法を用いた従来
の装置には、別の場所で発生した2次電子を効率
よくマイクロチヤンネル・プレートに導く手段に
種々の困難があり、2次電子をマイクロチヤンネ
ル・プレートに向かわせるに磁場を印加するな
ど、装置の構造が複雑になるのが欠点である。
For this reason, ions can be directly transferred to microchannels.
There is an ion detection device that uses the so-called ion-electron exchange method, in which the secondary electrons are not made incident on a plate, but are made to collide with a separately prepared strong electrode, and the secondary electrons emitted from there are guided to a microchannel plate. . However, conventional devices using this method have various difficulties in efficiently guiding secondary electrons generated elsewhere to the microchannel plate; The disadvantage is that the structure of the device is complicated, as it requires the application of a magnetic field.

<発明が解決しようとする問題点> 本発明は、マイクロチヤンネル・プレートを用
いた従来のイオン検出装置が有する上記の諸欠
点、即ち、イオンの加速によるマイクロチヤンネ
ル・プレート劣化の問題や、イオン−電子交換法
に伴う2次電子捕集効率の低下の問題を解決す
る。
<Problems to be Solved by the Invention> The present invention solves the above-mentioned drawbacks of conventional ion detection devices using microchannel plates, namely, the problem of microchannel plate deterioration due to ion acceleration, and the problems of ion detection devices using microchannel plates. This solves the problem of decreased secondary electron collection efficiency associated with the electron exchange method.

<問題点を解決する為の手段> 上記の問題を解決するため、本発明による装置
においては、イオン−電子変換の方法を採用する
とともに、イオン−電子変換電極より放出された
2次電子をマイクロチヤンネル・プレートに向か
わせるための電子反撥電極が設けられていること
が特徴である。
<Means for Solving the Problems> In order to solve the above problems, the device according to the present invention employs an ion-electron conversion method and converts the secondary electrons emitted from the ion-electron conversion electrode into It is characterized by the provision of an electron repelling electrode for directing electrons to the channel plate.

<作用> 電子反撥電極をイオン−電子変換電極より低い
最適の負電位を保つことにより、イオン−電子変
換電極から放出された殆どすべての2次電子は、
電子反撥電極によりマイクロチヤンネル・プレー
トの方向にその進路を曲げられる。
<Operation> By keeping the electron repelling electrode at an optimal negative potential lower than that of the ion-electron conversion electrode, almost all the secondary electrons emitted from the ion-electron conversion electrode are
The electron repelling electrode bends its path towards the microchannel plate.

<実施例> 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
<Example> Examples of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図は本発明実施例の構成を示す図で、その
要部5は格子状の電子反撥用電極1、ベネチア
ン・ブラインド型イオン−電子変換電極2、マイ
クロチヤンネル・プレート3および電子捕集電極
4より構成されている。なお、電子反撥用電極1
の左方に配置されたスクリーン電極6は、イオン
飛行部(図示せず)より本装置の要部5を静電的
に遮蔽するための電極で、イオンが通過できるよ
う、これも格子状に形成されている。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, the main parts 5 of which are a grid-like electron repulsion electrode 1, a Venetian blind ion-electron conversion electrode 2, a microchannel plate 3, and an electron collection electrode. It is composed of 4. In addition, the electron repulsion electrode 1
The screen electrode 6 placed on the left side is an electrode for electrostatically shielding the main part 5 of the device from the ion flight part (not shown), and is also arranged in a grid pattern to allow ions to pass through. It is formed.

以上の構成において、イオン−電子交換電極2
を負の電位に、電子反撥用電極1をそれよりさら
に低い負の電位に、また、電子捕集電極4をマイ
クロチヤンネル・プレート3に対して正の電位に
保ち、左側よりイオン加速部(図示せず)によつ
て定速度に加速されたイオン7を投入すると、こ
のイオンは格子状のスクリーン電極6および電子
反撥用電極1を通過し、斜めに配向したベネチア
ン・ブラインド型のイオン−電子交換電極2に衝
突する。イオンの衝突によりイオン−電子交換電
極2は2次電子を放出するが、放出された2次電
子は、同電極2よりも低い負の電位に保たれた電
子反撥用電極1によりその走路が右方に曲げら
れ、マイクロチヤンネル・プレート3に到達す
る。マイクロチヤンネル・プレート3は、到達2
次電子をさらに2次電子放出作用によつて連鎖反
応的に増倍する。マイクロチヤンネル・プレート
4から最終的に放出された電子は、電子捕集電極
を通つて抵抗8に流れ、そこに出力電圧を発生さ
せる。この電圧は通常の電子回路9によつて増幅
され、イオン7の到来が電気的に検知される。
In the above configuration, the ion-electron exchange electrode 2
is kept at a negative potential, the electron repulsion electrode 1 is kept at an even lower negative potential, and the electron collection electrode 4 is kept at a positive potential with respect to the microchannel plate 3. When ions 7 accelerated to a constant velocity by a lattice-shaped screen electrode 6 and an electron repulsion electrode 1 are injected, the ions pass through a lattice-like screen electrode 6 and an electron repulsion electrode 1, resulting in Venetian blind ion-electron exchange that is oriented obliquely. collides with electrode 2. Due to the collision of ions, the ion-electron exchange electrode 2 emits secondary electrons, but the emitted secondary electrons are kept at a negative potential lower than that of the electrode 2, so that their trajectory is directed to the right. and reaches the microchannel plate 3. Microchannel plate 3 reaches 2
The secondary electrons are further multiplied in a chain reaction manner by the secondary electron emission action. The electrons finally emitted from the microchannel plate 4 flow through the electron collection electrode to the resistor 8, generating an output voltage thereon. This voltage is amplified by a conventional electronic circuit 9 and the arrival of ions 7 is detected electrically.

第2図は、イオン−電子交換電極2より放出さ
れる2次電子の走行路をコンピユータ・シミユレ
ーシヨンによつて求めた図である。同図Aは電子
反撥用電極1がイオン−電子交換電極と同電位に
保つた場合、同図Bは電子反撥用電極1をイオン
−電子交換電極2よりさらに負の、ある最適の電
位に保つた場合、同図Cは電子反撥用電極1を上
記最適電位よりもさらに負の電位に保つた場合に
2次電子走行路をそれぞれ示している。これらの
図からわかるように、電子反撥用電極1とイオン
−電子交換電極2の間の電位差を適当な値に選ぶ
ことにより、放出された2次電子は、事実上その
すべてがマイクロチヤンネル・プレート3の方向
へ曲げられる。なお、第3図は、イオン−電子交
換電極2とマイクロチヤンネル・プレート3の相
対的位置関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the path of secondary electrons emitted from the ion-electron exchange electrode 2, obtained by computer simulation. In Figure A, the electron repelling electrode 1 is kept at the same potential as the ion-electron exchange electrode, and in Figure B, the electron repelling electrode 1 is kept at an optimal potential that is more negative than the ion-electron exchange electrode 2. In this case, Figure C shows the secondary electron travel paths when the electron repulsion electrode 1 is kept at a potential more negative than the above-mentioned optimum potential. As can be seen from these figures, by selecting an appropriate potential difference between the electron repulsion electrode 1 and the ion-electron exchange electrode 2, virtually all of the emitted secondary electrons are transferred to the microchannel plate. It can be bent in the direction of 3. Incidentally, FIG. 3 is a diagram showing the relative positional relationship between the ion-electron exchange electrode 2 and the microchannel plate 3.

<発明の効果> 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ばイオン−電子交換電極より放出される2次電子
を介してイオンを検出するので、高速イオンの衝
突によるマイクロチヤンネル・プレートの劣化が
防止されるだけでなく、単純な構造の格子状電子
反撥用電極を附加することにより、2次電子を防
率よくマイクロチヤンネル・プレートに導くこと
ができるので、構造が簡単で高感度のイオン検出
装置が得られる。
<Effects of the Invention> As is clear from the above explanation, according to the present invention, ions are detected via secondary electrons emitted from the ion-electron exchange electrode, so that the microchannel plate is not affected by collisions of high-speed ions. In addition to preventing deterioration, by adding a grid-like electron repulsion electrode with a simple structure, secondary electrons can be efficiently guided to the microchannel plate, resulting in a simple structure and high sensitivity. An ion detection device is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明実施例の構成を示す図である。
第2図はコンピユータ・シミユレーシヨンによる
2次電子走行路図である。第3図は上記実施例に
おけるイオン−電子交換電極とマイクロチヤンネ
ル・プレートの相対的位置関係を示す斜視図であ
る。 1……電子反撥用電極、2……イオン−電子交
換電極、3……マイクロチヤンネル・プレート。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a secondary electron travel path map created by computer simulation. FIG. 3 is a perspective view showing the relative positional relationship between the ion-electron exchange electrode and the microchannel plate in the above embodiment. 1...Electron repulsion electrode, 2...Ion-electron exchange electrode, 3...Microchannel plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 被検出イオンの衝突をうけて2次電子を放出
するイオン−電子変換電極と、このイオン−電子
変換電極より放出された2次電子を増倍放出する
素子としてのマイクロチヤンネル・プレートと、
このマイクロチヤンネル・プレートより放出され
る2次電子を捕集する電子捕集電極と、上記イオ
ン−電子変換電極より放出された上記2次電子を
上記マイクロチヤンネル・プレートに向つて反撥
する電子反撥電極より成るイオン検出装置。
1. An ion-electron conversion electrode that emits secondary electrons upon collision with ions to be detected; a microchannel plate as an element that multiplies and emits the secondary electrons emitted from the ion-electron conversion electrode;
an electron collection electrode that collects secondary electrons emitted from the microchannel plate; and an electron repulsion electrode that repels the secondary electrons emitted from the ion-electron conversion electrode toward the microchannel plate. An ion detection device consisting of:
JP60178772A 1985-08-14 1985-08-14 Ion detector Granted JPS6240147A (en)

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