JPH0435803Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、レーザ光の照射によつて試料分子を
イオン化して分析部に導き、そのイオンの質量を
求める、レーザイオン化質量分析計において、試
料にレーザ光を照射する為の光学装置に関する。

〈従来の技術〉 一般に、レーザイオン化質量分析計は、レーザ
光の試料への照射方向とイオンの引出し方向との
関係により、透過型と反射型に分類される。透過
型は、レーザ光を照射する向きにイオンを引出す
タイプで、試料を薄膜化して空間中に保持し、そ
の試料薄膜の一方側からレーザ光を照射し、その
反対側にイオンを引出す。

反射型は、レーザ光を照射する側にイオンを引
出すタイプであつて、例えば試料を金属製等の試
料ホルダの面上に塗布し、その塗布面にレーザ光
を照射して、生成されたイオンをレーザ光の照射
側に引出す。イオンを引出す為には引出し電極
（加速電極）等が必要であつて、従つて、反射型
においてはこの引出し電極等の配設の関係上、レ
ーザ光を試料塗布面に対して斜め方向から照射す
ることがよく行われる。ところが、この場合、レ
ーザ光の照射時の試料表面の観察が困難となつて
しまう。そこで、第４図に従来のレーザ光照射光
学装置の要部構成例を示す如く、試料ホルダ１上
の試料Ｗに、中心部にイオンを通過させる為の貫
通孔２ａを有するミラー２を用いて、垂直方向に
レーザ光を照射することが行われている。この構
成において、レーザ光を透過するが照明光を反射
する、ダイクロイツクミラー４１を挿入して観察
系４２を設けることにより、レーザ光照射時にお
ける試料表面の観察が可能となる。なお、３は引
出し電極、４はレーザ光集光用レンズである。

〈考案が解決しようとする問題点〉 第４図に示す従来のレーザ光照射光学装置にお
いて、集光用レンズ４に通常の例えば円形断面の
平行ビームを供給すると、ミラー２の貫通孔２ａ
に対応する部分のレーザ光は試料Ｗに到達せず、
損失となつてしまう。分析部に導くイオンの透過
率を大きくする為に、貫通孔２ａの直径を大きく
すると、レーザ光の損失も増大し、その分、大出
力レーザが必要となつてしまうという問題があつ
た。

本考案の目的は、貫通孔２ａを有するミラー２
を用いて試料Ｗの表面に垂直にレーザ光を照射す
るに当り、レーザ光を損失なく有効に利用するこ
とのできる照射光学装置を提供することにある。

〈問題点を解決する為の手段〉 上記目的を達成する為の構成を、実施例図面で
ある第１図を参照しつつ説明すると、本考案は、
試料ホルダ１上の試料Ｗにミラー２を介してレー
ザ光を照射することにより試料分子をイオン化
し、そのイオンをレーザ光の照射側に引出してミ
ラー２に穿たれた貫通孔２ａを介して分析部に導
き、イオンの質量を求める装置において、貫通孔
２ａを有するミラー２にレーザ光を供給する装置
であつて、レーザ光源からのレーザ光を所定の直
径を有するレーザビームとなすビームエキスパン
ダ５と、そのビームエキスパンダ５の光軸上に設
けられ、互いの距離ｌが可変で、かつ、同一頂角
を有する２個の円錐型レンズ６および７と、その
円錐型レンズ６，７を経たレーザビームを集光す
る集光光学系（例えば集光用レンズ４）とを備
え、ミラー２に所定の内、外径寸法を有する断面
円環状のレーザビームを供給して試料Ｗ上に集光
し得るよう構成したことを特徴としている。

〈作用〉 同一の頂角を有する２個の円錐型レンズ６およ
び７をビームエキスパンダ５の光軸上に設けるこ
とにより、ビームエキスパンダ５からの第２図ａ
に示す如き円形断面の均一平行ビームを、第２図
ｂに示す如き断面が円環状の平行ビームに変換す
ることができる。ここで、円錐型レンズ６および
７のなす距離ｌを可変とすることにより、円環状
ビームの外径寸法Ｄが可変となる（内径寸法ｄも
変化するが、内外径寸法差は変化しない）。また、
ビームエキスパンダ５からの断面円形の均一ビー
ムの直径を変化させると、円環状ビームの内・外
径寸法差が変化し、これにより、円環状ビームの
内径寸法ｄを変化させることができる（外径寸法
Ｄは変化しない）。従つて、ビームエキスパンダ
５および円錐型レンズ６，７の調節により、ミラ
ー２の貫通孔２ａを照射しないような円環状ビー
ムを供給することができ、レーザ光の損失を防止
することができる。

〈実施例〉 本考案の実施例を、以下、図面に基づいて説明
する。

第１図は本考案実施例の要部構成図である。

試料Ｗは試料ホルダ１に支持されており、この
試料Ｗの表面にミラー２を介してレーザ光を垂直
に照射することにより、試料分子をイオン化す
る。生成されたイオンは引出し電極３により、レ
ーザ光の照射側、すなわちミラー２側に加速さ
れ、ミラー２の中心部に穿たれた貫通孔２ａを通
過して図示しない分析部に導かれる。

試料に照射すべきレーザ光は、以下に示す光学
系を経てミラー２に入射される。すなわち、レー
ザ光源からのレーザビームはビームエキスパンダ
５に導かれた後、そのビームエキスパンダ５の光
軸上に設けられた２個の円錐型レンズ６および７
に入射される。この各円錐型レンズ６，７は、そ
れぞれ同一の頂角を有しており、また、互いに距
離ｌが可変なるよう構成されている。そして、そ
の円錐型レンズ６および７を経たレーザビーム
は、次段の集光用レンズ４を経てミラー２に導か
れる。

以上の構成において、レーザ光源からのレーザ
ビームはビームエキスパンダ５により、第２図ａ
にビームのＡ−Ａ断面図を示す如く、所定の直径
を有する円形断面の平行ビームとなる。この平行
ビームが２個の同一頂角を有する円錐型レンズ
６，７を経ることにより、第２図ｂにビームのＢ
−Ｂ断面図を示す如く、外径寸法Ｄ、内径寸法ｄ
の断面円環状の平行ビームとなる。ここで、円環
状ビームの外径寸法Ｄは、円錐型レンズ６，７の
形状、材質が決まつておれば、そのレンズ間の距
離ｌによつて決定し、従つて、この距離ｌを変化
させることにより、その外径寸法Ｄを任意に変化
させることができる。また、円環状ビームの半径
方向幅、すなわち（Ｄ−ｄ）／２は、円錐型レン
ズ６，７の形状・寸法が一定であれば入射される
ビームの直径によつて決定し、従つて、ビームエ
キスパンダ５からのビームの直径を変化させるこ
とにより、円環状ビームの内径寸法ｄを変化させ
ることができる。

以上のような断面円環状の平行ビームが、集光
用レンズ４で集光されてミラー２に照射されるか
ら、ビームの外径、内径寸法Ｄ，ｄを適宜に調節
することにより、ミラー２の貫通孔２ａ部分によ
る損失を生ずることなく有効にレーザ光を活用す
ることができる。

なお、レーザ光照射時における試料Ｗの表面の
観察は、第４図の例と同様に、例えば集光用レン
ズ４と円錐型レンズ７の間にダイクロイツクミラ
ー４１を配設し、観察系４２を設けることによつ
て行うことができる。

以上の実施例では、レーザビームは試料表面上
に集光する為に、ミラー２の前段に集光用レンズ
４を設けた例を示したが、第３図に本考案の他の
実施例の要部構成図を示す如く、円錐型レンズ
６，７からの断面円環状平行ビームを直線ミラー
２に導き、ミラー２からの反射ビームを、貫通孔
８ａを有する凸面鏡８、および凹面鏡９によつて
試料ホルダ１上の試料Ｗの表面上に集光させるこ
ともできる。

〈効果〉 以上説明したように、本考案によれば、レーザ
光源からのレーザビームを、ビームエキスパンダ
５、同一頂角で互いの距離ｌが可変の２個の円錐
型レンズ６，７により、任意の内、外径寸法ｄ，
Ｄを有する断面円環状の平行ビームに変換し、貫
通孔２ａを有するミラー２に照射するよう構成し
たから、貫通孔２ａの存在によるレーザビームの
損失を防止することができ、レーザ光源からのレ
ーザビームを有効に利用することができる。その
結果、貫通孔２ａを有するミラー２を用いた従来
のレーザ光照射光学装置に比して、より小さい出
力のレーザで試料分子のイオン化が可能となる。
しかも、イオン透過率を向上させるべく貫通孔２
ａの直径を大きくしても、Ｄ，ｄを適宜に選択す
ることにより、常にレーザ光を100％有効に利用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の要部構成図、第２図
ａ，ｂはそれぞれのレーザビームのＡ−Ａ，Ｂ−
Ｂ断面図、第３図は本考案の他の実施例の要部構
成図、第４図は従来のレーザ光照射光学装置の構
成例を示す図である。 １……試料ホルダ、２……ミラー、２ａ……貫
通孔、３……引出し電極、４……集光用レンズ、
５……ビームエキスパンダ、６，７……円錐型レ
ンズ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 試料ホルダ上の試料にミラーを介してレーザ光
   を照射することにより試料分子をイオン化し、そ
   のイオンを上記レーザ光の照射側に引出して上記
   ミラーに穿たれた貫通孔を介して分析部に導き、
   イオンの質量を求める装置において、上記ミラー
   にレーザ光を供給する装置であつて、レーザ光源
   からのレーザ光を所定の直径を有するレーザビー
   ムとなすビームエキスパンダと、そのビームエキ
   スパンダの光軸上に設けられ、互いの距離が可変
   で、かつ、同一頂角を有する２個の円錐型レンズ
   と、その円錐型レンズを経たレーザビームを集光
   する集光光学系とを備え、上記ミラーに所定の内
   外径寸法を有する断面円環状のレーザビームを供
   給して試料上に集光し得るよう構成したことを特
   徴とする、レーザイオン化質量分析計用レーザ光
   照射光学装置。