JPH05135738A - 質量収集面上の粒子の多重収集装置及び荷電粒子分散装置 - Google Patents
質量収集面上の粒子の多重収集装置及び荷電粒子分散装置Info
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- JPH05135738A JPH05135738A JP4121081A JP12108192A JPH05135738A JP H05135738 A JPH05135738 A JP H05135738A JP 4121081 A JP4121081 A JP 4121081A JP 12108192 A JP12108192 A JP 12108192A JP H05135738 A JPH05135738 A JP H05135738A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- collector
- collection device
- detector
- electrostatic
- quadrant
- Prior art date
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- Withdrawn
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/02—Details
- H01J49/025—Detectors specially adapted to particle spectrometers
Abstract
(57)【要約】
【目的】 荷電粒子を分散させる分散装置の質量収集面
に粒子を多重に収集する多重収集装置を提供する。 【構成】 この多重収集装置は分散装置の質量収集面に
沿って並置された複数のコレクタを備えている。各コレ
クタは静電４分円により検出器に接続され、前記収集面
に対して垂直な粒子ビームの軸を調整させるために、そ
の曲率の角度が前記収集面に到達する粒子ビームの軸に
対して収集面の傾斜の角度にほぼ等しい。質量分析装置
に用いる。
に粒子を多重に収集する多重収集装置を提供する。 【構成】 この多重収集装置は分散装置の質量収集面に
沿って並置された複数のコレクタを備えている。各コレ
クタは静電４分円により検出器に接続され、前記収集面
に対して垂直な粒子ビームの軸を調整させるために、そ
の曲率の角度が前記収集面に到達する粒子ビームの軸に
対して収集面の傾斜の角度にほぼ等しい。質量分析装置
に用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、荷電粒子を分散させる
粒子分散装置の質量収集面上に粒子を多重に収集する装
置に関する。
粒子分散装置の質量収集面上に粒子を多重に収集する装
置に関する。
【０００２】本発明は、質量分析装置を作成すること、
特にいわゆる二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）型の
高伝送無収差質量分析装置を作成することに適用可能で
ある。
特にいわゆる二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）型の
高伝送無収差質量分析装置を作成することに適用可能で
ある。
【０００３】
【従来の技術】例えば、１９６８年ニューヨーク、ジョ
ン・ウイレー・アンド・サン出版、ジョン・ロボズ(Joh
n Roboz)著、質量分析入門(Introduction to Mass Spec
trometry) に説明されているように、粒子を多重収集す
る初期の質量分析型の質量分析装置において、質量分析
装置の磁石により偏向された粒子の多重収集は、収集面
に配置された写真プレートにより単純に行なわれる。こ
の写真プレートは、現像されると、それぞれ分析された
ビームを形成する粒子の質量を表わすスペクトル写真像
が得られる。しかし、写真現像の処理は時間が掛かるの
で、収集面に沿って配置されたいくつかのイオン検出器
により構成された多重収集装置にパフォーマンスをしば
しば与える。これは、米国バージニヤ州５２８５ポート
・ロイヤル・ロード・スプリング、２２１６１、米国通
商局国家技術情報サービスから利用可能な、フィリップ
・シャスタニェ、Ｅ．Ｉ．デュポン・デ・ネムールス・
アンド・カンパニ(Philippe Chastagner、E.I.Du Pont d
e Nemours & Co) による「進歩した水素アイソトープ分
析用質量分析装置(Advanced Mass Spectrometers forHy
drogen Isotope Analyses) 」と題した報告書（第２３
頁及び対応する第６図）に説明されており、フィニガン
(Finnigan)社により製造された装置に実施されている。
ン・ウイレー・アンド・サン出版、ジョン・ロボズ(Joh
n Roboz)著、質量分析入門(Introduction to Mass Spec
trometry) に説明されているように、粒子を多重収集す
る初期の質量分析型の質量分析装置において、質量分析
装置の磁石により偏向された粒子の多重収集は、収集面
に配置された写真プレートにより単純に行なわれる。こ
の写真プレートは、現像されると、それぞれ分析された
ビームを形成する粒子の質量を表わすスペクトル写真像
が得られる。しかし、写真現像の処理は時間が掛かるの
で、収集面に沿って配置されたいくつかのイオン検出器
により構成された多重収集装置にパフォーマンスをしば
しば与える。これは、米国バージニヤ州５２８５ポート
・ロイヤル・ロード・スプリング、２２１６１、米国通
商局国家技術情報サービスから利用可能な、フィリップ
・シャスタニェ、Ｅ．Ｉ．デュポン・デ・ネムールス・
アンド・カンパニ(Philippe Chastagner、E.I.Du Pont d
e Nemours & Co) による「進歩した水素アイソトープ分
析用質量分析装置(Advanced Mass Spectrometers forHy
drogen Isotope Analyses) 」と題した報告書（第２３
頁及び対応する第６図）に説明されており、フィニガン
(Finnigan)社により製造された装置に実施されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】後者の技術は、ほとん
ど瞬時的な質量スペクトル表示が得られ、前者の技術よ
りは進歩が見られるが、それでも独立する検出装置間の
スペースに関して精度が劣る欠点を有し、質量における
小さな差を識別するためには大き過ぎる。従って、例え
ば半径が０. ５ｍの磁気プリズムを用いたスペクトル計
により１/ ２０００以下の質量における差を同時測定す
ることができない。これは、５ｍｍ程度の場合に収集面
に到達する粒子の衝突点間の間隔が、ある種の検出装
置、ダイノードを用いた電子倍増管のハウジングを許容
しないためである。
ど瞬時的な質量スペクトル表示が得られ、前者の技術よ
りは進歩が見られるが、それでも独立する検出装置間の
スペースに関して精度が劣る欠点を有し、質量における
小さな差を識別するためには大き過ぎる。従って、例え
ば半径が０. ５ｍの磁気プリズムを用いたスペクトル計
により１/ ２０００以下の質量における差を同時測定す
ることができない。これは、５ｍｍ程度の場合に収集面
に到達する粒子の衝突点間の間隔が、ある種の検出装
置、ダイノードを用いた電子倍増管のハウジングを許容
しないためである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は前記欠点
を除去することにある。
を除去することにある。
【０００６】このために、本発明の目的は、荷電粒子を
分散させる分散装置の質量収集面に粒子を多重に収集す
る多重収集装置であって、粒子ビームを偏向する磁気プ
リズムを備えた型式の多重収集装置を提供することにあ
る。前記多重収集装置は、各エレメント・コレクタを静
電４分円により検出装置に接続し、前記多重収集面に沿
って並置されたいくつかのコレクタを備え、その曲率角
を前記磁気プリズムの出力に放射された粒子ビームの軸
に対する多重収集面の傾斜角にほぼ等しくし、前記多重
収集面に垂直な粒子ビームの軸を調整するようにしたも
のである。
分散させる分散装置の質量収集面に粒子を多重に収集す
る多重収集装置であって、粒子ビームを偏向する磁気プ
リズムを備えた型式の多重収集装置を提供することにあ
る。前記多重収集装置は、各エレメント・コレクタを静
電４分円により検出装置に接続し、前記多重収集面に沿
って並置されたいくつかのコレクタを備え、その曲率角
を前記磁気プリズムの出力に放射された粒子ビームの軸
に対する多重収集面の傾斜角にほぼ等しくし、前記多重
収集面に垂直な粒子ビームの軸を調整するようにしたも
のである。
【０００７】本発明の他の特徴及び効果は、添付された
図面に関連して行なう以下の説明から明らかであろう。
図面に関連して行なう以下の説明から明らかであろう。
【０００８】
【実施例】多重収集質量分析装置は、図１Ａに示すよう
に、標準的な方法により、それらの質量に従って収集面
の位置に粒子ビーム３の荷電粒子を収集面２上に収束さ
せる機能を有する磁気プリズム１を備えている。図１Ａ
に示すように、この構成は磁気プリズム１から下の線の
点Ａで放射された粒子ビームを活性化して、磁気プリズ
ム１により経路の面に対して垂直に発生した磁界Ｂによ
り円形経路に沿って偏向させる。質量ｍを有する各粒子
の経路の曲率ｒm の半径は、当然その速度Ｖ、加速電圧
Ｖ、電荷ｑ及び磁界の値Ｂに基づいている。これらは次
式により関係付けられる。即ち、 ｒm ＝ｍ・ ｖ/ ｑ・ Ｂ＝１/ Ｂ（２m・Ｖ/ ｑ）1/2 （１）
に、標準的な方法により、それらの質量に従って収集面
の位置に粒子ビーム３の荷電粒子を収集面２上に収束さ
せる機能を有する磁気プリズム１を備えている。図１Ａ
に示すように、この構成は磁気プリズム１から下の線の
点Ａで放射された粒子ビームを活性化して、磁気プリズ
ム１により経路の面に対して垂直に発生した磁界Ｂによ
り円形経路に沿って偏向させる。質量ｍを有する各粒子
の経路の曲率ｒm の半径は、当然その速度Ｖ、加速電圧
Ｖ、電荷ｑ及び磁界の値Ｂに基づいている。これらは次
式により関係付けられる。即ち、 ｒm ＝ｍ・ ｖ/ ｑ・ Ｂ＝１/ Ｂ（２m・Ｖ/ ｑ）1/2 （１）
【０００９】図示のように、例えば１９６７年、アカデ
ミック出版、第２０３頁、セプティール版、「荷電粒子
の収束」、第ＩＩ号、エンゲ（Ｈ．Ａ．Ｅｎｇｅ）著、
「磁石偏向」による論文において、磁気プリズム１は図
１Ａの面に位置するビームの半径方向ＯＹにおいて収束
特性を処理する効果を有する。その結果、プリズムの入
力面１ａの距離ｒm でビームの対称軸上に位置する点Ａ
は、質量ｍを有する粒子について磁石の出力面１ｂから
同一距離ｒm に位置する点Ａ′と共役である。従って、
Ａが磁気プリズム１から上流の収束点のときは、点Ａと
共訳の検出装置を点Ａ′に置く価値があり、質量分析装
置の質量Ｒでの解像度を増加させる。質量における当該
解像度は次式の関係により定められる。 Ｒm ＝Ｋm/Ｄm （２） ただし、Ｋm は次式を有する関係を検定する質量におけ
る分散係数である。 Ｋｍ＝ｍ（∂ｙ／∂ｍ） また、Ｄm はビームの断面の直径である。従って、直径
Ｄｍを減少させてＲｍにおける解像度を増加させるため
には、磁気プリズム１により、点Ａと共役の点Ａ′で粒
子の検出を実行する価値がある。なぜならば、Ｄｍが最
小の寸法を有する点Ａ′にあるからである。しかし、軌
道の面におけるビームの軸に対して垂直な軸ＯＹの方向
における収束特性は、図１Ａに示すものに類似の真っ直
な面１ａ及び１ｂを有する磁気プリズム１に従うが、逆
に、磁界Ｂの方向に平行な軸ＯＺ方向に拘束されること
は全くない。その場合に、図１Ｂ及び図１Ｃに示すよう
にして、Ｈ．Ａ．エンゲ（Ｅｎｇｅ）の前述の論文「磁
石偏向」により示唆している９０°以下の角度により磁
石の入力面１ａ及び出力面１ｂを傾けることが望まし
い。２７°に近い傾斜は方向ＯＹ及びＯＺにおける集束
をほぼ等しくさせるので許容できると思われる。これら
の条件に従って、等価焦点距離Ｆm は経路の曲率半径ｒ
m のほぼ２倍に等しい。従って、図１Ａ及び図１Ｂに示
すように、異なる質量に対応するビームをある表面上に
前述の原理に従って集束させる。収集面はＡと共役の点
Ａ′でこの面に正接であることが判る。その場合に、平
面ＸＯＹを有する平面の区間は、次式により表わされ
る。 ｙ＝（Ｋｍ／Ｋ′ｍ）ｘ かつ
ミック出版、第２０３頁、セプティール版、「荷電粒子
の収束」、第ＩＩ号、エンゲ（Ｈ．Ａ．Ｅｎｇｅ）著、
「磁石偏向」による論文において、磁気プリズム１は図
１Ａの面に位置するビームの半径方向ＯＹにおいて収束
特性を処理する効果を有する。その結果、プリズムの入
力面１ａの距離ｒm でビームの対称軸上に位置する点Ａ
は、質量ｍを有する粒子について磁石の出力面１ｂから
同一距離ｒm に位置する点Ａ′と共役である。従って、
Ａが磁気プリズム１から上流の収束点のときは、点Ａと
共訳の検出装置を点Ａ′に置く価値があり、質量分析装
置の質量Ｒでの解像度を増加させる。質量における当該
解像度は次式の関係により定められる。 Ｒm ＝Ｋm/Ｄm （２） ただし、Ｋm は次式を有する関係を検定する質量におけ
る分散係数である。 Ｋｍ＝ｍ（∂ｙ／∂ｍ） また、Ｄm はビームの断面の直径である。従って、直径
Ｄｍを減少させてＲｍにおける解像度を増加させるため
には、磁気プリズム１により、点Ａと共役の点Ａ′で粒
子の検出を実行する価値がある。なぜならば、Ｄｍが最
小の寸法を有する点Ａ′にあるからである。しかし、軌
道の面におけるビームの軸に対して垂直な軸ＯＹの方向
における収束特性は、図１Ａに示すものに類似の真っ直
な面１ａ及び１ｂを有する磁気プリズム１に従うが、逆
に、磁界Ｂの方向に平行な軸ＯＺ方向に拘束されること
は全くない。その場合に、図１Ｂ及び図１Ｃに示すよう
にして、Ｈ．Ａ．エンゲ（Ｅｎｇｅ）の前述の論文「磁
石偏向」により示唆している９０°以下の角度により磁
石の入力面１ａ及び出力面１ｂを傾けることが望まし
い。２７°に近い傾斜は方向ＯＹ及びＯＺにおける集束
をほぼ等しくさせるので許容できると思われる。これら
の条件に従って、等価焦点距離Ｆm は経路の曲率半径ｒ
m のほぼ２倍に等しい。従って、図１Ａ及び図１Ｂに示
すように、異なる質量に対応するビームをある表面上に
前述の原理に従って集束させる。収集面はＡと共役の点
Ａ′でこの面に正接であることが判る。その場合に、平
面ＸＯＹを有する平面の区間は、次式により表わされ
る。 ｙ＝（Ｋｍ／Ｋ′ｍ）ｘ かつ
【数１】
【００１０】例えば、傾斜Ｋ／Ｋ′の大きさは、図１に
示すように、２５°の正接の範囲、即ち約０．５にあ
る。この条件では、磁気プリズム１の出力における異な
る粒子の経路は点′Ωについて、図１Ｃに示すように、
回り込むように見える。 ΩＡ′＝Ｋm ／Ｋ″m 、かつＫ″m ＝∂ｙ′／∂ｍ 図１Ｃの場合に、距離ΩＡ′は（８／３）ｒｍにほぼ等
しい。
示すように、２５°の正接の範囲、即ち約０．５にあ
る。この条件では、磁気プリズム１の出力における異な
る粒子の経路は点′Ωについて、図１Ｃに示すように、
回り込むように見える。 ΩＡ′＝Ｋm ／Ｋ″m 、かつＫ″m ＝∂ｙ′／∂ｍ 図１Ｃの場合に、距離ΩＡ′は（８／３）ｒｍにほぼ等
しい。
【００１１】図２Ａに示す単収集装置では、図１Ａ、図
１Ｂ及び図１Ｃのもと同一の要素を同一の参照番号によ
り示し、磁気プリズム１から下流の中心軸ＯＸ上に一つ
のイオン検出器４を配置しているが、これと異なり、図
２Ｂに示す本発明の一つのイオン検出器４は、図２Ａと
共通する要素を同一参照番号を有し、収集面２に沿って
複数のイオン検出器４1 、…４i …４n を備えている。
これは、まず各イオン検出器４i による質量の較正との
関連性、第２に異なる質量に対応する複数の信号の同期
読み出しを導き引き出すことができる。これらのイオン
検出器４1 、…４i …４n は、例えば入射されるイオン
を電子パケットに変換させることができる多チャネルの
ウエーハにより形成されてもよく、ピックアップ・カメ
ラ又は単純に電荷転送セル（ＣＣＤ）前に配置された螢
光スクリーンのような結像装置と直列接続される。しか
し、これらのイオン検出器４1 、…４i …４n は、並行
に全スペクトルをピックアップすることができるが、例
えば図３Ａに示すファラディーの井戸、又は図３Ｂに示
す電子倍増管により形成されている図２Ａの単収集装置
から独立したコレクタの精度を常に有するものではな
い。図３Ａで参照番号５を付けたファラディーの井戸装
置は、電気的な簡単な電荷センサである。これら電荷セ
ンサは、例えば電子的な前置増幅器（図示なし）に接続
されて、測定期間に受け取る電荷量を電位計６により測
定することができる。通常、これらの前置増幅器は比較
的に強力な信号を測定するために用いられる。これと対
して、図３Ｂにおいて参照番号７を付けている電子倍増
管７は、実際に、それぞれ入射イオンを電子パッケトに
変換するために用いられる。これらの装置は、発生した
信号を増幅器８により増幅した後、カウンタ９により入
射イオンを一つずつカウントできる利点がある。これら
の装置において、質量スペクトルの検出された部分を明
確に分離させるように、通常の方法により、出力スロッ
ト（図３Ａ及び図３Ｂには示されていない）と呼ぶスロ
ットがそれらの前面１０に配置されている。
１Ｂ及び図１Ｃのもと同一の要素を同一の参照番号によ
り示し、磁気プリズム１から下流の中心軸ＯＸ上に一つ
のイオン検出器４を配置しているが、これと異なり、図
２Ｂに示す本発明の一つのイオン検出器４は、図２Ａと
共通する要素を同一参照番号を有し、収集面２に沿って
複数のイオン検出器４1 、…４i …４n を備えている。
これは、まず各イオン検出器４i による質量の較正との
関連性、第２に異なる質量に対応する複数の信号の同期
読み出しを導き引き出すことができる。これらのイオン
検出器４1 、…４i …４n は、例えば入射されるイオン
を電子パケットに変換させることができる多チャネルの
ウエーハにより形成されてもよく、ピックアップ・カメ
ラ又は単純に電荷転送セル（ＣＣＤ）前に配置された螢
光スクリーンのような結像装置と直列接続される。しか
し、これらのイオン検出器４1 、…４i …４n は、並行
に全スペクトルをピックアップすることができるが、例
えば図３Ａに示すファラディーの井戸、又は図３Ｂに示
す電子倍増管により形成されている図２Ａの単収集装置
から独立したコレクタの精度を常に有するものではな
い。図３Ａで参照番号５を付けたファラディーの井戸装
置は、電気的な簡単な電荷センサである。これら電荷セ
ンサは、例えば電子的な前置増幅器（図示なし）に接続
されて、測定期間に受け取る電荷量を電位計６により測
定することができる。通常、これらの前置増幅器は比較
的に強力な信号を測定するために用いられる。これと対
して、図３Ｂにおいて参照番号７を付けている電子倍増
管７は、実際に、それぞれ入射イオンを電子パッケトに
変換するために用いられる。これらの装置は、発生した
信号を増幅器８により増幅した後、カウンタ９により入
射イオンを一つずつカウントできる利点がある。これら
の装置において、質量スペクトルの検出された部分を明
確に分離させるように、通常の方法により、出力スロッ
ト（図３Ａ及び図３Ｂには示されていない）と呼ぶスロ
ットがそれらの前面１０に配置されている。
【００１２】図４及び図５に示す本発明の多重収集装置
は、スペクトルメータの収集面２に沿って配置された点
線のブロック内に示され、かつスペクトルメータから発
生する粒子ビームのＯＸ軸上で約６６°の角度で傾けら
れた所定数ｎのコレクタ１１i により形成されている。
各コレクタ１１i は、スペクトルメータの出力スロット
とも呼ばれるスロット１２i と、一対の偏向板１３と、
シリンダ状の即ち球状の電極を有する静電４分円１４i
と、他の対の偏向板１５i と、検出器１６i とを有する
サブアッセンブリである。偏向板１５i はそれぞれ静電
ビームの軸において、及び検出器１６i の検知ゾーンに
おいてビームを整列させるために用いられる。通常、一
方のスロット１２i と他方で検出器１６i に接続されて
いる静電４分円１４i との間の各距離は、出力スロット
１７i 及び検出器１６i の検知面が光学的に共役となる
ように計算される。
は、スペクトルメータの収集面２に沿って配置された点
線のブロック内に示され、かつスペクトルメータから発
生する粒子ビームのＯＸ軸上で約６６°の角度で傾けら
れた所定数ｎのコレクタ１１i により形成されている。
各コレクタ１１i は、スペクトルメータの出力スロット
とも呼ばれるスロット１２i と、一対の偏向板１３と、
シリンダ状の即ち球状の電極を有する静電４分円１４i
と、他の対の偏向板１５i と、検出器１６i とを有する
サブアッセンブリである。偏向板１５i はそれぞれ静電
ビームの軸において、及び検出器１６i の検知ゾーンに
おいてビームを整列させるために用いられる。通常、一
方のスロット１２i と他方で検出器１６i に接続されて
いる静電４分円１４i との間の各距離は、出力スロット
１７i 及び検出器１６i の検知面が光学的に共役となる
ように計算される。
【００１３】図４において、静電４分円１４i の曲率角
度ψは収集面２に対して垂直な各ビームの軸を修正する
ように、６０°に等しい。このようにして得たゲイン
は、各コレクタに割り付けられたスペース上で２．５の
程度のものである。従って、一定の応用では簡単なファ
ラディーの井戸を、ファラディーの井戸及び電子倍増管
を備えているスイッチング装置により置換することがで
きる。更に、収集面がビームのＯＸ軸に対して垂直な角
度ψを有することができる一般的な場合において、この
ようにして得られるゲインはｃｏｓψ-1に等しくなる。
度ψは収集面２に対して垂直な各ビームの軸を修正する
ように、６０°に等しい。このようにして得たゲイン
は、各コレクタに割り付けられたスペース上で２．５の
程度のものである。従って、一定の応用では簡単なファ
ラディーの井戸を、ファラディーの井戸及び電子倍増管
を備えているスイッチング装置により置換することがで
きる。更に、収集面がビームのＯＸ軸に対して垂直な角
度ψを有することができる一般的な場合において、この
ようにして得られるゲインはｃｏｓψ-1に等しくなる。
【００１４】例えば、静電４分円１４i の曲率半径Ｒ＝
２１ｍｍ、電極管の距離３ｍｍ、及び静電４分円１４i
の前後の距離ｄ＝１５ｍｍにより電極に印加される電圧
は、粒子の加速度電圧の±１／７の程度のものである。
これらの条件に従って、Ｒ、ｄ、角度ψ＝６０°によ
り、検出器の検出面上の半径面にスペクトルメータの出
力スロットのイメージを形成する。
２１ｍｍ、電極管の距離３ｍｍ、及び静電４分円１４i
の前後の距離ｄ＝１５ｍｍにより電極に印加される電圧
は、粒子の加速度電圧の±１／７の程度のものである。
これらの条件に従って、Ｒ、ｄ、角度ψ＝６０°によ
り、検出器の検出面上の半径面にスペクトルメータの出
力スロットのイメージを形成する。
【００１５】本発明の他の特徴によれば、検出器１６i
を固定しても可動にしてもよい。検出器１６i は、全て
図６Ａに示すように、キャリッジ１７上に各コレクタを
配置することにより可動にされ、キャリッジ１７は収集
面２に沿ってレール（図示なし）上を案内される。しか
し、既に図１Ｃに示したように、点Ａ′が収集面２上を
シフトするときは、経路が収色の点Ωで回り込むことを
考慮する必要がある。従って、衝突点Ａ′が数度だけ中
心ビームの軸から遠ざかると、全ての入射経路は主軸に
対して平行ままであるとみなすことはできず、この条件
に従って経路に対してイオン検出器４i の並びを補正す
る必要がある。コレクタが固定されている場合は、各イ
オン検出器４i に対してその位置に対応した方向を手動
的に十分与えるために、この問題を簡単に解決すること
ができる。これに対し、図６Ａで考えた場合のように移
動可能な場合には、方向は自動的に考慮されるべきであ
る。図６Ａにおいて、これらが収集面上をシフトされる
ときは、コレクタの方向の補正は、収集面２に対してや
や傾けたランプ１９上を転がるローラ１８により支持さ
れるように、各コレクタ装置を配置することにより得ら
れる。従って、台車１７上に搭載され、収集面２に対し
て平行なレール上を転がる各コレクタは、その軸ＣＣ′
の位置が点Ωを常時回動する。この条件は平らなランプ
による厳密かつ正確な方法によっては達成できないが、
非常に小さな角度で収集面に対してランプを傾けること
により、図６Ａに示す装置により非常に近接させること
がやはり可能であるので、２つの平面は殆ど平行に見え
る。図６Ｂでは、Ｊ０＝Ω０ｓｉｎ（Φ−β）の関係に
よりランプ１９及び収集面２の２つの平面と図６Ｂの面
との交差を幾何学的に評価することができる。ここで、
０はスペクトルメータの外窓の中心を表わし、Φは直線
０Ｉと直線０Ωに対して垂直な直線０Ｊとにより形成さ
れる角度であり、βは直線０Ｊとローラ１８の中心Ｇを
通る直線０Ｇとにより形成される角度である。
を固定しても可動にしてもよい。検出器１６i は、全て
図６Ａに示すように、キャリッジ１７上に各コレクタを
配置することにより可動にされ、キャリッジ１７は収集
面２に沿ってレール（図示なし）上を案内される。しか
し、既に図１Ｃに示したように、点Ａ′が収集面２上を
シフトするときは、経路が収色の点Ωで回り込むことを
考慮する必要がある。従って、衝突点Ａ′が数度だけ中
心ビームの軸から遠ざかると、全ての入射経路は主軸に
対して平行ままであるとみなすことはできず、この条件
に従って経路に対してイオン検出器４i の並びを補正す
る必要がある。コレクタが固定されている場合は、各イ
オン検出器４i に対してその位置に対応した方向を手動
的に十分与えるために、この問題を簡単に解決すること
ができる。これに対し、図６Ａで考えた場合のように移
動可能な場合には、方向は自動的に考慮されるべきであ
る。図６Ａにおいて、これらが収集面上をシフトされる
ときは、コレクタの方向の補正は、収集面２に対してや
や傾けたランプ１９上を転がるローラ１８により支持さ
れるように、各コレクタ装置を配置することにより得ら
れる。従って、台車１７上に搭載され、収集面２に対し
て平行なレール上を転がる各コレクタは、その軸ＣＣ′
の位置が点Ωを常時回動する。この条件は平らなランプ
による厳密かつ正確な方法によっては達成できないが、
非常に小さな角度で収集面に対してランプを傾けること
により、図６Ａに示す装置により非常に近接させること
がやはり可能であるので、２つの平面は殆ど平行に見え
る。図６Ｂでは、Ｊ０＝Ω０ｓｉｎ（Φ−β）の関係に
よりランプ１９及び収集面２の２つの平面と図６Ｂの面
との交差を幾何学的に評価することができる。ここで、
０はスペクトルメータの外窓の中心を表わし、Φは直線
０Ｉと直線０Ωに対して垂直な直線０Ｊとにより形成さ
れる角度であり、βは直線０Ｊとローラ１８の中心Ｇを
通る直線０Ｇとにより形成される角度である。
【００１６】しかし、台車１７が収集面２上をシフトす
るときは、本発明の可能な他の実施例は、各イオン検出
器４i の軸を機械的に設定する代わりに、図７に示す方
法によって静電プレートにより粒子の経路を補正するも
のでもよい。これは第１対のプレート２０により得ら
れ、プレート２０は第２対のプレート２１によりビーム
の軸ＣＣ′を調整し、コレクタの軸に対して平行にさ
せ、検出器１６i 上にビームを再び中心に戻す。この方
法の利点は、図６Ａ及び図６Ｂに示す機械的な構成を除
去させることができる。しかし、その欠点は、スロット
を付けたバーと同一レベルでプレートを配置させること
ができないので、ビームを完全に再中心化させるのに使
用できないことにある。
るときは、本発明の可能な他の実施例は、各イオン検出
器４i の軸を機械的に設定する代わりに、図７に示す方
法によって静電プレートにより粒子の経路を補正するも
のでもよい。これは第１対のプレート２０により得ら
れ、プレート２０は第２対のプレート２１によりビーム
の軸ＣＣ′を調整し、コレクタの軸に対して平行にさ
せ、検出器１６i 上にビームを再び中心に戻す。この方
法の利点は、図６Ａ及び図６Ｂに示す機械的な構成を除
去させることができる。しかし、その欠点は、スロット
を付けたバーと同一レベルでプレートを配置させること
ができないので、ビームを完全に再中心化させるのに使
用できないことにある。
【００１７】図８に図４の平面ＢＢ′に沿った断面図に
より台車１７に搭載された検出器１６i の実施例を示
す。
より台車１７に搭載された検出器１６i の実施例を示
す。
【００１８】図８において、台車１７がランプ１９に固
定的に結合したレール２２上の摺動位置に搭載されてい
る。ファラディーの井戸５及び電子倍増管７により形成
されたコレクタ装置は、ペデスタル２３上に搭載されて
おり、ペデスタル２３はシャフト２４周辺の台車１７に
蝶番により取り付けられている。更に、ペデスタル２３
はローラ１８も支持しており、ローラ１８はばね又は同
等物（図示なし）によりランプ１９上に接触して保持さ
れることにより、レール２２上のペデスタル２３をシフ
トする際にシャフト２４周辺にペデスタル２３を回転さ
せ、検出器１６i が点Ωと整合できるようにしている。
２以上の位置を有する滑り道２５は、ロッド２６によ
り、粒子ビームに面する検出器１６i の各スロット１２
i を検出可能にさせている。
定的に結合したレール２２上の摺動位置に搭載されてい
る。ファラディーの井戸５及び電子倍増管７により形成
されたコレクタ装置は、ペデスタル２３上に搭載されて
おり、ペデスタル２３はシャフト２４周辺の台車１７に
蝶番により取り付けられている。更に、ペデスタル２３
はローラ１８も支持しており、ローラ１８はばね又は同
等物（図示なし）によりランプ１９上に接触して保持さ
れることにより、レール２２上のペデスタル２３をシフ
トする際にシャフト２４周辺にペデスタル２３を回転さ
せ、検出器１６i が点Ωと整合できるようにしている。
２以上の位置を有する滑り道２５は、ロッド２６によ
り、粒子ビームに面する検出器１６i の各スロット１２
i を検出可能にさせている。
【００１９】２位置の滑り道２７を用いて検出器１６i
に固定されたロッド２８により、ファラディーの井戸５
又は電子倍増管７をビームの軸へ切り換えることができ
る。
に固定されたロッド２８により、ファラディーの井戸５
又は電子倍増管７をビームの軸へ切り換えることができ
る。
【００２０】以上説明した装置は、収集面２上のコレク
タの位置にかかわらず、移動可能な滑り道２５及び２７
を用いることにより、スロット及び検出器の切り換えを
実行可能にさせる。しかし、切り換え装置をコレクタの
移動の範囲の一端に局部化するもっと簡単な方法でもよ
い。この場合に、スロット又は検出器を変更させる必要
があるときは、検出器１６i をこの点に持って来れば十
分である。
タの位置にかかわらず、移動可能な滑り道２５及び２７
を用いることにより、スロット及び検出器の切り換えを
実行可能にさせる。しかし、切り換え装置をコレクタの
移動の範囲の一端に局部化するもっと簡単な方法でもよ
い。この場合に、スロット又は検出器を変更させる必要
があるときは、検出器１６i をこの点に持って来れば十
分である。
【００２１】本発明の他の実施例は、ビームをバイアス
されたプレートにより検出器に対して電気的にアドレス
指定させる電子装置からなるものであって、これをビー
ムの半径方向面又は横方向面において得ることができ
る。図９Ａ及び図９Ｂに示す対応する装置は、これを用
いて半径方向に電気的な切り換え動作を実行させること
ができる。この場合に、以上で説明した装置と異なり、
２つの検出器は一方の下に他方を配置させずに、一方は
他方の横に配置される。図９Ａに示すように、静電４分
円１４i の下流のプレート２９i により偏向させること
ができるが、静電４分円１４i それ自体によっても行な
わせることができる。後者の場合は、図９Ｂに示すよう
に、偏向されたビームは静電４分円１４i の壁に衝突し
ないように静電４分円１４i を膨らみ持たせる必要があ
る。横方向の面における検出器の電気的な切り換えも可
能である。この場合の利点は半径方向の面のスペースが
少なくてよいが、静電４分円を用いることはできず、偏
向を静電４分円から下流のプレートによって行なう必要
がある。
されたプレートにより検出器に対して電気的にアドレス
指定させる電子装置からなるものであって、これをビー
ムの半径方向面又は横方向面において得ることができ
る。図９Ａ及び図９Ｂに示す対応する装置は、これを用
いて半径方向に電気的な切り換え動作を実行させること
ができる。この場合に、以上で説明した装置と異なり、
２つの検出器は一方の下に他方を配置させずに、一方は
他方の横に配置される。図９Ａに示すように、静電４分
円１４i の下流のプレート２９i により偏向させること
ができるが、静電４分円１４i それ自体によっても行な
わせることができる。後者の場合は、図９Ｂに示すよう
に、偏向されたビームは静電４分円１４i の壁に衝突し
ないように静電４分円１４i を膨らみ持たせる必要があ
る。横方向の面における検出器の電気的な切り換えも可
能である。この場合の利点は半径方向の面のスペースが
少なくてよいが、静電４分円を用いることはできず、偏
向を静電４分円から下流のプレートによって行なう必要
がある。
【図１Ａ】本発明による多重収集に用いる質量分析装置
に粒子ビームが通る経路を示す。
に粒子ビームが通る経路を示す。
【図１Ｂ】本発明による多重収集に用いる質量分析装置
に粒子ビームが通る経路を示す。
に粒子ビームが通る経路を示す。
【図１Ｃ】本発明による多重収集に用いる質量分析装置
に粒子ビームが通る経路を示す。
に粒子ビームが通る経路を示す。
【図２Ａ】従来技術による独立した多重収集装置を用い
るそれぞれ単収集及び多重収集を備えた概要図である。
るそれぞれ単収集及び多重収集を備えた概要図である。
【図２Ｂ】従来技術による独立した多重収集装置を用い
るそれぞれ単収集及び多重収集を備えた概要図である。
るそれぞれ単収集及び多重収集を備えた概要図である。
【図３Ａ】独立した検出器の実施例を示す。
【図３Ｂ】独立した検出器の実施例を示す。
【図４】本発明による粒子多重収集装置の一実施例を示
す。
す。
【図５】本発明による粒子多重収集装置の斜視図であ
る。
る。
【図６Ａ】収集面に沿って機械的にシフトされるときに
収集装置の方向を正す装置を示す。
収集装置の方向を正す装置を示す。
【図６Ｂ】収集面に沿って機械的にシフトされるときに
収集装置の方向を補正する装置を示す。
収集装置の方向を補正する装置を示す。
【図７】収集装置が収集面上でシフトされたときに収集
面に到達する粒子の経路を電気的に補正する装置を示
す。
面に到達する粒子の経路を電気的に補正する装置を示
す。
【図８】本発明によるキャリジ上に搭載された収集装置
の詳細な断面図である。
の詳細な断面図である。
【図９Ａ】電子検出器に対する粒子ビームの切り換えの
ための静電偏向器の実施例を示す。
ための静電偏向器の実施例を示す。
【図９Ｂ】電子検出器に対する粒子ビームの切り換えの
ための静電偏向器の実施例を示す。
ための静電偏向器の実施例を示す。
【図９Ｃ】電子検出器に対する粒子ビームの切り換えの
ための静電偏向器の実施例を示す。
ための静電偏向器の実施例を示す。
１ 磁気プリズム ２ 収集面 ４、４1 〜４n イオン検出器 １１i コレクタ １２ スロット １４i 静電４分円 １５i 偏向板 １６i 検出器 １７ 台車 １８ ローラ １９ ランプ ２１ プレート ２２ レール ２３ ペデスタル
Claims (17)
- 【請求項１】 粒子ビームを偏向する磁気プリズムを備
え、荷電粒子を分散させる分散装置の多重収集面上に粒
子を多重に収集する型式の多重収集装置において、 各エレメント・コレクタを静電４分円により検出装置に
接続し、前記多重収集面に沿って並置された複数のコレ
クタを備え、その曲率角を前記磁気プリズムの出力に放
射された粒子ビームの軸に対する多重収集面の傾斜角に
ほぼ等しくして、前記多重収集面に垂直な粒子ビームの
軸を調整するようにしたことを特徴とする多重収集装
置。 - 【請求項２】 静電４分円はシリンダ状をなすことを特
徴とする請求項１記載の多重収集装置。 - 【請求項３】 静電４分円は球状をなすことを特徴とす
る請求項１記載の多重収集装置。 - 【請求項４】 静電４分円は樽状をなすことを特徴とす
る請求項１記載の多重収集装置。 - 【請求項５】 各コレクタは前記多重収集面上の偏向面
に位置するスロットを有することを特徴とする請求項１
記載の多重収集装置。 - 【請求項６】 各スロットと前記静電４分円との間に配
置された偏向板を備えていることを特徴とする請求項５
記載の多重収集装置。 - 【請求項７】 前記検出装置の入力面は前記スロットに
関連してそれぞれ共役であることを特徴とする請求項６
記載の多重収集装置。 - 【請求項８】 必要により各静電４分円に面するように
切り換え可能な複数の検出装置を備えていることを特徴
とする請求項１記載の多重収集装置。 - 【請求項９】 各コレクタは前記多重収集面に対して平
行なレール上を移動可能なキャリジ上に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の多重収集装置。 - 【請求項１０】 前記多重収集面に対してやや傾けられ
ている支持ランプと、前記支持ランプ上に支持され、前
記コレクタに固定されて前記コレクタが前記多重収集面
上をシフトするときに入射する粒子ビームの軸に従うよ
うに前記コレクタを活性化させるローラを備えているこ
とを特徴とする請求項９記載の多重収集装置。 - 【請求項１１】 前記偏向板は、前記検出装置が主軸か
ら離れるときに前記粒子ビームの軸を整流するのに十分
な電圧によりバイアスされることを特徴とする請求項６
記載の多重収集装置。 - 【請求項１２】 キャリジに蝶番取り付けの検出器支持
ペデスタルを備え、レールに固定的に結合されたランプ
上に休止してビームの粒子の経路が出現する点Ωと常時
揃えられたままとなるように前記コレクタの軸を活性化
させるローラを備えていることを特徴とする請求項８記
載の多重収集装置。 - 【請求項１３】 粒子ビームを解析する前に前記検出装
置及び前記スロットをシフトさせるように前記検出装置
を支持するペデスタルに対して固定して結合されたいく
つかの位置を有する横道を備えていることを特徴とする
請求項１２記載の多重収集装置。 - 【請求項１４】 前記ビームの放射面に配置されたいく
つかの検出装置を備え、前記ビームは各静電４分円と対
応する前記検出装置との間に配置されている偏向板に印
加される電圧により切り換えられることを特徴とする請
求項６記載の多重収集装置。 - 【請求項１５】 粒子のイオン分析を可能にさせること
を特徴とする請求項１記載の多重収集装置。 - 【請求項１６】 前記粒子分散装置は質量分析装置であ
ることを特徴とする請求項１５記載の多重収集装置。 - 【請求項１７】 前記質量分析装置は二次イオン質量分
析装置（ＳＩＭＳ）型であることを特徴とする請求項１
６記載の多重収集装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9104627 | 1991-04-16 | ||
| FR9104627A FR2675631A1 (fr) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | Dispositif de multicollection de particules sur le plan de masse d'un appareil de dispersion de particules chargees electriquement. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05135738A true JPH05135738A (ja) | 1993-06-01 |
Family
ID=9411879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4121081A Withdrawn JPH05135738A (ja) | 1991-04-16 | 1992-04-16 | 質量収集面上の粒子の多重収集装置及び荷電粒子分散装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0509887A1 (ja) |
| JP (1) | JPH05135738A (ja) |
| AU (1) | AU1496992A (ja) |
| FR (1) | FR2675631A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106469638A (zh) * | 2015-08-14 | 2017-03-01 | 塞莫费雪科学（不来梅）有限公司 | 同位素比质谱仪中的检测器和狭缝配置 |
| JP2018512718A (ja) * | 2015-02-10 | 2018-05-17 | ノヴァ メジャリング インスツルメンツ インコーポレイテッド | 二次イオン質量分析を用いた半導体測定および表面分析のためのシステムならびに手法 |
| CN112525976A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-03-19 | 中国科学院广州地球化学研究所 | 一种基于大型离子探针对含水矿物中水含量、氧同位素和氢同位素同时进行分析的方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9302886D0 (en) * | 1993-02-12 | 1993-03-31 | Fisons Plc | Multiple-detector system for detecting charged particles |
| GB201118933D0 (en) | 2011-11-02 | 2011-12-14 | Nu Instr Ltd | Mass spectrometers including detector arrays |
| CN113083017A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-09 | 中国科学院近代物理研究所 | 一种用于稳定同位素电磁分离器的收集盒系统 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1140748B (de) * | 1960-06-03 | 1962-12-06 | Atlas Werke Ag | Impulsspektrometer mit verringertem OEffnungsfehler |
| FR2102931A5 (en) * | 1970-08-31 | 1972-04-07 | Thomson Csf | Mass spectrometry - instantaneous alternative of direct or high gain reception of ion beam |
| JPS5917500B2 (ja) * | 1981-03-18 | 1984-04-21 | 株式会社東芝 | 中性粒子検出装置 |
| DE3278486D1 (en) * | 1981-12-07 | 1988-06-16 | Vg Instr Group | Improvements in or relating to multiple collector mass spectrometers |
| US4785172A (en) * | 1986-12-29 | 1988-11-15 | Hughes Aircraft Company | Secondary ion mass spectrometry system and method for focused ion beam with parallel ion detection |
-
1991
- 1991-04-16 FR FR9104627A patent/FR2675631A1/fr active Pending
-
1992
- 1992-04-10 EP EP92401010A patent/EP0509887A1/fr not_active Withdrawn
- 1992-04-15 AU AU14969/92A patent/AU1496992A/en not_active Abandoned
- 1992-04-16 JP JP4121081A patent/JPH05135738A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018512718A (ja) * | 2015-02-10 | 2018-05-17 | ノヴァ メジャリング インスツルメンツ インコーポレイテッド | 二次イオン質量分析を用いた半導体測定および表面分析のためのシステムならびに手法 |
| CN106469638A (zh) * | 2015-08-14 | 2017-03-01 | 塞莫费雪科学（不来梅）有限公司 | 同位素比质谱仪中的检测器和狭缝配置 |
| CN112525976A (zh) * | 2020-10-19 | 2021-03-19 | 中国科学院广州地球化学研究所 | 一种基于大型离子探针对含水矿物中水含量、氧同位素和氢同位素同时进行分析的方法 |
| CN112525976B (zh) * | 2020-10-19 | 2022-04-22 | 中国科学院广州地球化学研究所 | 一种基于大型离子探针对含水矿物中水含量、氧同位素和氢同位素同时进行分析的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU1496992A (en) | 1992-10-22 |
| EP0509887A1 (fr) | 1992-10-21 |
| FR2675631A1 (fr) | 1992-10-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990706 |