JPH05251036A - 荷電粒子のフィルタ方法、エネルギフィルタ装置、エネルギフィルタ装置を持つ分析器、電子衝撃イオン化源、および電子衝撃イオン化源を持つ分析器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は粒子ビームの荷電粒子を運動エネル
ギに応じてフィルタすることに関し、粒子ビームを第１
の静電電界に通過させて第１のスペース領域内で偏向さ
せ、第１のスペース領域の前方側および／または後方側
でビーム伝幡方向に接続された第２のスペース領域で粒
子ビームを第２の静電電界に通過させて戻す際に双方の
静電電界の重なり問題を解決することを目的とし、また
本発明は粒子ビームの荷電粒子を運動エネルギに応じて
円筒形コンデンサでの反射でもってフィルタ処理するエ
ネルギフィルタ装置に関し、このエネルギフィルタ装置
でのフィルタ特性を向上させることを目的とする。 【構成】 本発明によるエネルギフイルタ処理では、イ
オンが入口側で電極３ａ′、３ｂ′間の第１の静電電界
を通って偏向され、次に電界のないスペース５を通過さ
せられ、続いてシールド１１を通った後、電極７ａ′、
３ｂ′間の更に別の静電偏向電界に入る。ビーム入口軸
線Ａ_E およびビーム出口軸線Ａ_A は互いに整列させられ
るが、円筒形外側極７ａ′の中心軸線Ａ′_Z に対してオ
フセットされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の冒頭に記載
した荷電粒子のフィルタ方法、請求項８ないし２５に記
載したエネルギフィルタ装置、請求項３１ないし３５に
記載した分析器、および請求項３２に記載した電子衝撃
イオン化源に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述したようなエネルギフィルタ処理は
特にプラズマ質量分析計と関連して使用される。公知の
質量分析計によって構成されたエネルギフィルタ装置で
は、粒子ビームの荷電分子粒子あるいは荷電原子粒子が
伝送中に運動エネルギに応じてフィルタ処理を受ける。

【０００３】プラズマ分析のための質量分析計技術につ
いては、バルザース社(Firma Balsers) 、K.へーフラー
(Hoefler) のBG 800 184 PA (8410)「プラズマ特性化方
法 (Methods of plasma characterization) 」および同
社のBG 800 169 PD (871) 「真空技術における部圧測定
(Partialdruckmessung in der Vakuumtechik)」を参照
されたい。

【０００４】上述したような分子ビームが質量分析計に
送られる前にエネルギフィルタ処理を受けることがしば
しば望まれ、これにより特定の運動エネルギを持つ分子
ビーム粒子が選択的に質量分析計に供給される。

【０００５】本発明はその第１の局面では上述したよう
なエネルギフィルタ処理に向けられている。このような
エネルギフィルタ処理についてはEP-A-0 223 520によっ
て公知である。基本的には、上記特許から公知のエネル
ギフィルタ処理は周知の円筒形コンデンサの反射原理に
基づいて行われる。このような原理によれば、粒子ビー
ムの荷電粒子は円筒形コンデンサの電界スペース内に導
かれ、該円筒形コンデンサの外側電極面によって静電的
に偏向すなわち反射された後にそこから排出される。要
するに、所定の静電電界では、高運動エネルギの荷電粒
子は低運動エネルギの荷電粒子よりも一層小さな湾曲軌
道を通り、このため所定の運動エネルギ帯域の荷電粒子
だけが反射スペースを通って出口開口に到達し得るの
で、これに基づいてエネルギフィルタ効果が得られるこ
とになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の欧州特許の開示
内容は本明細書の全体に亘って説明されるが、かかる開
示内容によれば、荷電粒子ビームは反射円筒形装置の軸
線方向に供給され、第１の偏向コンデンサを成す一対の
電極面によって形成された同軸線方向の開口部内に導入
される。一対の電極面は半径方向外側に湾曲した電界ス
ペースを形成し、荷電粒子はその荷電極性および偏向コ
ンデンサ極性に応じて半径方向外側に偏向され、その湾
曲入口側電界スペースを出た後、荷電粒子は同軸線方向
の内部電極コアと同軸線方向の反射コンデンサ外被とし
ての円筒形電極面（反射面）との間の本来の反射スペー
ス内に入る。反射スペース内で荷電粒子は偏向され、次
いで半径方向の平面に関して入口側と対称となった電界
スペースに進み、更に別の一対の電極面間に形成された
出口側電界スペース内に入る。続いて、荷電粒子は入口
軸線に整列した出口軸線に沿ってエネルギフィルタ装置
から排出される。

【０００７】半径方向内側の入口偏向電極面、内部反射
コンデンサ電極面、および出口偏向電極面は単一の同じ
円筒形コアによって形成されている。すべてのビーム偏
向は静電電界によって行われるので、入口側の湾曲電界
スペースにおいても、反射スペースにおいても、また湾
曲出口電界スペースにおいても、導入荷電粒子のフィル
タ処理は上述の電界スペースのそれぞれで行われ、この
ため遠心分離の場合と同様に、低運動エネルギの荷電粒
子は湾曲内側電極面に衝突し、高運動エネルギの荷電粒
子は湾曲外側電極面に衝突する。

【０００８】また、上述した公知のエネルギフィルタ装
置においては、入口側湾曲電界スペースを形成する一対
の電極対の間に発生した静電電界は円筒形コンデンサの
反射スペースに干渉する。このため静電的な電界は入口
側電界スペースから円筒形反射スペース内への移行領域
で互いに重なり合うことになる。

【０００９】円筒形反射スペースと出口側湾曲電界スペ
ースとの間の移行領域でも同様なことが言える。このよ
うな移行領域での電界の重なりによって生じた領域の電
界については、円筒形コアと同電位に保たれたシールド
リングを設けることによって除去することはできない。
また、シールドリングと反射円筒形コンデンサの外側電
極との間に荷電粒子の運動方向に対して特定の電界も形
成され、この電界は荷電粒子に加速作用または減速作用
を及ぼし、このためエネルギフィルタ装置の特性が変え
られる。したがって、本発明の第１の局面によれば、上
述したような電界の重なり問題を解決することが課題と
される。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、粒子ビ
ームの荷電粒子を運動エネルギに応じてフィルタ処理す
るフィルタ方法であって、粒子ビームを第１の静電電界
に通過させて第１のスペース領域内で偏向させ、第１の
スペース領域の前方側および／または後方側でビーム伝
幡方向に接続された第２のスペース領域で粒子ビームを
第２の静電電界に通過させて戻すフィルタ方法におい
て、第１のスペース領域あるいは第２のスペース領域を
電界に対してシールドすることにより、上述の電界の重
なり問題が解決される。

【００１１】かかるシールドを設けることにより、双方
のスペース領域の電界は相互に干渉することはなく、ま
た偏向電界の調整はそれぞれスペース領域において互い
に独立して行うことが可能であり、このため各スペース
領域に形成された偏向電界によって得られるフィルタ作
用自体も相互に係わりなく調節可能である。特許請求の
範囲の請求項２に記載された事項によれば、静電電界の
発生のための電極をシールドとして利用することによ
り、構造的簡略化が得られる。

【００１２】特許請求の範囲の請求項３に記載された事
項によれば、第１のスペース領域と第２のスペース領域
との間には実質的に電界の無いスペースが設けられ、こ
れにより双方の偏向スペース間には一層の隔離が得られ
る。荷電粒子は一方のスペース領域を通過した後に電界
の無いスペースを横切って他方のスペース領域の適切な
電界によって偏向される。このため上述の無電界スペー
スでは粒子ビームの経路に及ぼす偏向電界を考慮する必
要がないので、粒子ビームの経路を最適に制御すること
が容易に行うことが可能となる。

【００１３】特許請求の範囲の請求項４に記載された事
項によれば、第２の静電電界の少なくとも一方が実質的
に同じ湾曲面となった２つの電極面間に発生させられ、
第１のスペース領域のためのシールドが湾曲外側電極面
の連続延長部によって形成され、しかも第１の静電電界
を形成する電極面として使用されるので、特に簡略化さ
れた構造が得られる。

【００１４】特許請求の範囲の請求項５に記載された事
項によれば、湾曲外側電極面により、実質的に電界の無
いスペースが形成され、このスペースが粒子ビームによ
って横切られるので、イオン光学上の利点を僅かな設計
上の追加費用で得ることが可能である。このことは、特
に、特許請求の範囲の請求項４の好ましい変形実施態
様、すなわち湾曲外側電極面でもってシールドおよび／
または無電界スペースを形成するだけなく、第１のスペ
ース領域の第１の電界発生のための電極として使用する
変形実施態様において言える。

【００１５】また、特許請求の範囲の請求項６に記載さ
れているように、好ましくは、粒子ビームの排出方向が
粒子ビームの入口方向に対して平行となるようにされ
る。このような構成によれば、中性粒子の分析のために
エネルギフィルタ装置の前方側および後方側のぞれぞれ
への電子衝撃イオン化源および質量分析計好ましくは４
極質量分析計の接続を整列状態で行うことが可能とな
る。

【００１６】特許請求の範囲の請求項７に記載した事項
によれば、第２のスペース領域が２つ設けられ、粒子ビ
ームがそれぞれ２つのスペース領域の一方に出入りさせ
られ、このとき該粒子ビームの偏向については、該ビー
ムの入口方向および出口方向が実質的に一致するように
行われる。このような構成においては、エネルギフィル
タ装置、イオン化源および質量分析を共通の軸線上に沿
って配置することが可能となる。好ましくは、第２のス
ペース領域の双方と第１のスペース領域との間には特許
請求の範囲の請求項１ないし６に記載された構成が取り
入れられる。

【００１７】更に、本発明によれば、粒子ビームの荷電
粒子を運動エネルギに応じてフィルタ処理するエネルギ
フィルタ装置であって、ビーム入口手段と、ビーム出口
手段と、これらビーム入口手段およびビーム出口手段と
の間でビーム通過方向に沿って連続して配置された少な
くとも二対のコンデンサ電極とを具備し、これら二対の
コンデンサ電極がそれぞれ実質的にビーム伝幡方向に対
し垂直方向に互いに逆極性の電界を発生するようになっ
ているエネルギフィルタ装置において、コンデンサ電極
対間の電界スペースに電気的シールドを設けることによ
っても、上述の課題は解決される。

【００１８】特許請求の範囲の請求項９に記載されてい
るように、好ましくは、コンデンサ電極対間に湾曲電界
スペースが形成され、その湾曲外側電極の連続部により
電気的シールドが形成され、この電気的シールドには粒
子ビームを通過させるための通過手段が設けられる。こ
のような構成にあっては、電気的シールドのために追加
の構造要素を設けることが回避され得る。この場合、特
許請求の範囲の請求項１０に記載されているように、か
かる連続部によって他方の電極対のコンデンサ電極を形
成してもよい。このような構成によれば、双方の静電電
界が湾曲外側電極の電位の調整によって行われない限
り、本発明により設けられた電気的シールドは双方の電
界形成に共通な構造によって実現されるけれども、双方
の電界を互いに分離することは可能となる。

【００１９】本発明によるフィルタ方法に関連して説明
した利点、すなわち双方のスペース領域間に無電界スペ
ースを設ける利点は特許請求の範囲の請求項１１に記載
した事項によって得られる。すなわち、電極対間に同電
位となっ縁によって形成されたスペースが設けられ、こ
のスペースには粒子ビームが一方の電界スペースを出た
後に一方電極対間を横切り、他方の電界スペースに入る
前に他方の電極対間を横切り、上述の縁が電極面の連続
によって形成される。

【００２０】特許請求の範囲の請求項１２に記載された
事項によれば、コンデンサ電極対間には湾曲電界スペー
スが形成され、その湾曲外側電極の連続部により実質的
に電界のないスペースが形成される。このような構成に
おいては、粒子ビームがコンデンサ電極対あるいはそれ
によって形成された湾曲電界スペースを出るとき、粒子
ビームは実質的に電界の無いスペースを傾斜した角度で
通過する。このため粒子ビームの軌道はかかる無電界ス
ペースを出た直後に干渉電界出口領域を去ることにな
る。

【００２１】特許請求の範囲の請求項１３に記載された
事項によれば、湾曲電界スペースから無電界スペースへ
の移行領域すなわちスペース境界縁に上述の通過手段が
配置され、湾曲外側電極によってシールドだけでなく他
方の電極対の１つも形成される。このような構成おいて
は、最も簡略化された構造が得られる。無電界スペース
を設けることにより、そこで粒子ビームの経路をイオン
光学手段を設けることにより最適化することが可能とな
り、また特許請求の範囲の請求項１４に記載したような
絞り板の好ましい配置により、粒子ビームの外縁部分が
制限される。

【００２２】以上で説明したエネルギフィルタ装置にあ
っては、粒子ビームの偏向が２段階で行われたけれど
も、基本的には、特許請求の範囲の請求項１５ないし２
２に記載されているように、かかるエネルギフィルタ装
置を相互に結合し、第１の入口側での粒子ビームの偏
向、それからの戻り、次いで再び粒子ビームの偏向を行
って粒子ビームを実質的にＳ字形軌道に沿って通過させ
るのではなく、実質的に二重Ｓ字形軌道あるいは

【外１】 に沿って移動させるようにしてもよい。

【００２３】また、特許請求の範囲の請求項１５ないし
２４に記載されているように、粒子ビームの一部に対し
てEP-A-0 223 520から基本的に公知であるように

【外２】 を与えることもできる。

【００２４】EP-A-0 223 520に開示された公知のエネル
ギフィルタ装置の利点として、その同軸線構造が挙げら
れる。すなわち、入口偏向電極および出口偏向電極は共
に円筒形コンデンサの円筒反射電極面の軸線上に配置さ
れる。入射粒子ビームは電極面を形成する円筒状コアの
鋭い尖端すなわち一種の特異点で二分されて該軸線に対
して鏡面対称な軌道に沿って進む。かかる尖端では、周
知のように強電界箇所が発生する。エネルギフィルタ装
置の軸線上に沿って正確に入射する粒子は上述の強電界
箇所を通過し得ず、また該軸線近くに入射する粒子も同
様なことが言える。かかる尖端を通過した粒子は円筒形
反射電極面に対して好ましくない入射パレメータを持つ
ことになる。粒子ビームの案内制御は絶えず行われる
が、しかし上述のビーム分割尖端がそこに発生される強
電界のために粒子ビームの案内制御に悪影響を及ぼすと
が知られている。

【００２５】しかしながら、本発明によれば、かかる問
題点も解決される。すなわち、粒子ビームの荷電粒子を
運動エネルギに応じて円筒形コンデンサでの反射でもっ
てフィルタ処理するエネルギフィルタ装置であって、円
筒形コンデンサへのビーム入口手段と、そこからのビー
ム出口手段とを具備し、それらの入口軸線および出口軸
線が実質的に整列されているエネルギフィルタ装置にお
いて、粒子ビーム路を円筒形コンデンサの中心軸線に関
して非対称とすることにより、上述した問題の解決が成
される。

【００２６】粒子ビーム路をエネルギフィルタ装置の軸
線に対して非対称とした場合であっても、ビーム伝送率
は減少されず、また粒子ビームを分割させるような入口
尖端が生じ得ないことも判明した。特に、ビーム中心に
ある粒子は高伝送率で通過し、また非対称で粒子ビーム
を案内する場合であっても、入口軸線および出口軸線の
整列は維持され得る。

【００２７】エネルギフィルタ装置の前方側および後方
側のそれぞれにイオン化源および４極質量分析計を組み
合わせる場合、入口軸線および出口軸線を整列させるこ
とはきわめて重要な事項であるが、しかし該軸線を円筒
形コンデンサの軸線に一致させること自体は重要ではな
い。したがって、特許請求の範囲の請求項２６では、入
口軸線および出口軸線を円筒形コンデンサの軸線に対し
て平行にオフセットされることが提案されている。ま
た、円筒形コンデンサの軸線に対して粒子ビームの案内
が非対称で行われるにも拘わらず、該円筒形コンデンサ
の横断面容積を効率的に利用することが可能である。

【００２８】本発明の第２の局面によるエネルギフィル
タ装置すなわち特許請求の範囲の請求項２５ないし２６
に記載されているようなエネルギフィルタ装置について
は、本発明による第１の局面によるエネルギフィルタ装
置すなわち特許請求の範囲の請求項１２ないし２２に記
載されているようなエネルギフィルタ装置と共に理想的
に実現することが可能であり、このため最後に述べた問
題点すなわち粒子ビームの分割に伴う問題点だけでなく
最初に述べた問題点すなわち電界干渉問題も解決され得
る。

【００２９】この場合、特許請求の範囲の請求項２７に
記載されているように、円筒形コンデサは特許請求の範
囲の請求項１５から２４までのいずれか１項に記載され
た中央の二対の電極によって形成され、ビーム入口手段
およびビーム出口手段は特許請求の範囲の請求項１５か
ら２４までのいずれか１項に記載された外側電極によっ
て形成され得る。

【００３０】好ましくは、特許請求の範囲の請求項２８
の記載から明らかなように、円筒形コンデンサが外側円
筒形電極面を有し、この外側円筒形電極面がその横断面
の４分円内で反射コンデンサ電極として機能し、ビーム
入口手段またはビーム出口手段該４分円に対し軸対称に
となった４分円内に配置される。このような非対称構造
によれば、反射領域内に保持手段を設けることが全く必
要とされない。

【００３１】また、特許請求の範囲の請求項２９および
３０の記載から明らかなように、入口手段および／また
は付加的なイオン光学手段の設置によって円筒形コンデ
ンサの軸線上にビーム焦点を位置させ、これにより上述
したような無電界スペースとの好ましい組合せが得られ
る。この点では、入口手段の調整およびまたはイオン光
学手段の設置により、反射電界とは無関係に粒子ビーム
をイオン光学的に最適なものとすることが可能である。

【００３２】本発明による分析器、有利にはプラズマ分
析器は特許請求の範囲の請求項８ないし３０のいずれか
１項に記載のエネルギフィルタ装置を具備し、このエネ
ルギフィルタ装置の後方側には特許請求の範囲の請求項
３１に記載されているように質量分析器好ましくは４極
質量分析器が接続される。本発明による分析器にかかる
エネルギフィルタ装置を組み込むことにより、質量分析
器に供給すべきエネルギスペクトルの選択性が最適にな
るだけでなく、該エネルギフィルタ装置の入口軸線およ
び出口軸線の整列性のために分析器の全体構成のコンパ
クト化も得られる。

【００３３】また、本発明による電子衝撃イオン化源は
中性粒子のための入口開口手段と、イオンのための出口
開口手段とを具備し、かつ特許請求の範囲の請求項３２
に記載されたような特徴事項を有する。すなわち、本発
明による電子衝撃イオン化源にあっては、加速格子が入
口開口手段と出口開口手段との間に規定された伝送軸線
に沿って延在し、このため中性粒子が電子衝突により均
質にしかも制御可能にイオン化され、かくして高イオン
化率が得られる。特に、特許請求の範囲の請求項３３お
よび３４に記載された事項によれば、最も均質なイオン
化分布が得られる。好ましくは、本発明による電子衝撃
イオン化源は本発明によるエネルギフィルタ装置と共に
用いられる。

【００３４】当業者には明らかなように、本発明による
エネルギフィルタ装置では、その電極対の電位調節を行
うことにより、またエネルギフィルタ処理段階の相互干
渉を阻止することにより、最も狭いエネルギ帯域でのフ
ィルタ処理が可能となる。また、かかるエネルギフィル
タ処理段階の相互干渉の阻止に基づくシールドのために
各エネルギフィルタ処理の調節を最適に行うことが可能
となる。更に、本発明の第２の局面によるエネルギフィ
ルタ装置では、ビーム入口軸線およびビーム出口軸線を
オフセットさせることなくそこを通る粒子ビームに障害
のない制御を行うことが可能である。本発明に従って得
られるエネルギフィルタ構造については種々組み合わせ
て使用することが理想的である。

【００３５】

【実施例】次に、添付図面を参照して、本発明による種
々の局面について例示的に説明する。図１には、例えば
EP-A-0223520から公知である荷電粒子ビームのための偏
向装置の長手方向断面部分が概略的に図示される。荷電
粒子ビーム、例えば正に荷電されたイオン１は、電極体
３ａ′、３ｂ′に実質的に同じ湾曲面として形成された
電極面３ａおよび３ｂ間の湾曲スペース3 内に導入され
る。電極面３ａおよび３ｂ間には記号＋および−で示す
ような電圧が印加され、これにより電界スペース３内に
はイオン１のビームＳの経路すなわち破線で示す経路に
対して実質的に垂直方向となった静電電界Ｅ₃ が発生さ
せられる。電界スペース３を通過するイオン１はその導
入口から静電電界Ｅ₃ のために偏向される。

【００３６】静電電界Ｅ₃ では、より大きな運動エネル
ギを持つイオンが受ける偏向作用はより小さい運動エネ
ルギを持つイオンが受ける偏向作用よりも小さい。この
ため所定の運動エネルギ帯域のイオンは電界スペース３
を通過し得るが、大きな運動エネルギを持つイオンは電
極面３ａおよび３ｂのいずれか一方に衝突して中性化さ
れる。

【００３７】外側湾曲電極面３ｂは出口領域５において
電界スペース３からの粒子ビームの射出方向に対して鋭
角を成すように延在して電極面７ｂを形成し、この電極
面７ｂに対する対向電極面が７ａで示される。電極面７
ａおよび７ｂ間には静電電界Ｅ₇ が静電電界Ｅ₃ とは逆
極性で発生させられる。このため破線で概略的に図示す
るようにイオンの経路は逆方向に偏向させられ、このと
きイオンは該破線で示されるように出口装置４の開口に
到達し得る。すなわち、電界スペース７でもイオンはそ
の運動エネルギに応じて多少偏向されるので、特定の運
動エネルギ帯域のイオンだけが出口装置７の開口に到達
し、かくして荷電粒子のエネルギフィルタ作用が得られ
ることになる。

【００３８】破線Ｅ₃₇で示すように、電界スペース３の
出口領域５には電界ペース７内で漂遊電界が生じ、この
ため該出口領域には電界Ｅ₇ にも電界Ｅ₃ にも関連した
生じた電界が該漂遊電界Ｅ₃₇およびそこで支配的な一次
電界Ｅ₇ と重なり合う。かかる公知の偏向装置では、電
極面３ｂおよび７ｂと同電位となったシールドリング９
を設けることが提案され、この場合には追加の電界Ｅ₇₉
も生ずる。このような電界Ｅ₇₉は電界Ｅ₇ にも影響を与
え、このため電界スペース７に導入されたイオンはその
極性に応じて加速あるいは減速させられるので、該イオ
ンの軌道が変えられ、かくしてエネルギフィルタ作用が
悪化する。

【００３９】図２に示した本発明による偏向装置にあっ
ては、図１の電界スペース３および７にそれぞれに対応
した電界スペースの静電電界が互いに結合されることな
ないので、荷電粒子ビームＳへの干渉作用は回避され
る。また双方の電界スペースを互いに隔離することによ
り、該双方の電界スペースでの静電電界の調節について
は互いに関係なく最適に行うことが可能である。

【００４０】先の公知の偏向装置では、湾曲電界スペー
ス３を去る際の粒子ビームは出口領域５において幾つか
の電極面によって影響された別の静電電界Ｅ₇ 中に直接
的に導入されるが、しかし本発明にあっては、破線で示
すようにビームＳを貫通させるための通過スロット１３
を形成したシールド１１が設けられる。シールド１１の
電位は当初任意に設定される（破線６）。出口領域５と
通過スロット１３との間で粒子１の運動エネルギおよび
その偏向方向は電極３ａおよび３ｂとシールド１１との
間の電界によって影響されるが、しかしその影響はシー
ルド１１の幾何学的配置の適切な選択によって最小にさ
れ得る。これは、例えば、シールド１１の電位を電極３
ａ′の電位と電極３ｂ′の電位との間の中間電位に設定
し、ビーム軌道域でシールド１１と電極３ａとの間の電
界Ｅ_11a およびシールド１１と電極３ｂとの間の電界Ｅ
_11b を実質的に補償することによって達成され得る。

【００４１】好ましくは、図２において参照符号６ａで
示すように、シールド１１が湾曲外側電極３ｂ′と同電
位とし、中間スペースＤでのビームの通過角度α≒４５
°に選択することによって、シールド１１と電極対３
ａ′との間の静電電界Ｅ_11a の影響を無視することがで
きる。

【００４２】また、好ましくは、図２から明らかなよう
に、シールド１１は図１に示した電極７ａおよび７ｂの
一方の電極として使用される。ビームを通過させるよう
になったシールド１１は構造の簡略化のめに電極７ｂと
して一体化されているけれども、電界Ｅ₇ およびＥ₃ の
間での電界による影響はない。

【００４３】図２には本発明による偏向装置の実施例と
して基本的な構成が図示されたが、図３を参照すると、
その第１の好ましい実施態様が概略的に示される。な
お、図３では図２の場合と同様な要素については同じ参
照符号が用いられる。図３から明らかなように、この第
１の好ましい実施態様では、湾曲外側電極面３ｂあるい
はそれを形成している電極本体３ｂ′は電極面３ａから
離れて連続して延在し、その連続部分３ｄは少なくとも
その一領域部あるいは複数の領域部に亘って電極本体３
ｂ′と同電位とされ、かつ中空スペース１５を部分的に
形成し、この中空スペース１５には出口領域５と貫通ス
ロット１３との間でビームが通過させられる。中空スペ
ース１５にはその拡がりと電極面３ｂおよび３ａの間の
電位差とに応じて干渉電界Ｅ_3aが生じさせられるが、し
かしその領域は実際には中空スペース１５の一部にのみ
限定され、そこをビームＳが通過することはない。かく
して、該干渉電界Ｅ_3aがビームの偏向方向あるいはその
粒子の運動エネルギに影響を与えることはない。

【００４４】中空スペース１５、特にビームＳが通過す
る領域は同電位の壁面によって囲まれているので、そこ
には電界は実質的には存在しない。中空スペース１５を
部分的に形成する壁部分、すなわち出口領域５に対向し
た壁部分が別の一対の電極面７ａおよび７ｂの一方（７
ｂ）を形成し、その間ではビームは反射のために戻され
る。湾曲電界スペース３から射出したビームは電界のな
い領域を通過するので、電極面３ａを形成する電極本体
３ａ′とシールド１１との間に発生させられる干渉電界
の影響は最小化される。特に、一対の電極３ａ′、３
ｂ′の適切な形成およびその電界作用によって、あるい
は適当なイオン光学手段好ましくは絞り板１５ａを設け
ることによって、電界スペース７内に入る前のビーム経
路すなわち中空スペース１５での電界のない領域でのビ
ーム経路を例えば収束させるように最適化することがで
きる。絞り板１５ａによって、ビームの外側部分は制限
される。この場合、他の電界は考慮されない。なお、イ
オン光学上の理由から、スロット１３の最小直径寸法は
少なくともシールド１１の壁厚ｄに等しくされる。

【００４５】図４には本発明によるエネルギフィルタ装
置の好ましい実施態様が示され、このエネルギフィルタ
装置は平面Ｅに対して実質的に対称に構成され、しかも
そこには図２または図３に示した２つの偏向装置が対称
に設けられる。なお、図４でも同様な要素については同
じ参照符号が用いられる。

【００４６】図４に示すエネルギフィルタ装置の構成お
よび機能については、特に図３を参照した説明から明ら
かであろう。同図でも、偏向電界Ｅ₃ およびＥ₇ には正
イオンが送り込まれる。図示するように、このエネルギ
フィルタ装置では、双方の湾曲電界スペース３の適宜の
配置により、その入口側および出口側で入口軸線Ａ_Eお
よび出口軸線Ａ_A を整列させることが可能である。この
ような構成によれば、回転対称形式でなくとも、分析器
を共通の入口／出口軸線Ａ_EAに配置することが可能であ
り、該分析器は後方側に設けた質量分析計、特に４極質
量分析計、また場合によっては前方側に設けたイオン化
源を含む。図４で参照符号８を付すと共に破線で図示す
るように、場合によっては、シールド部分１１は共にあ
るいは個別に部分３ｂ′に対して異なった電位とするこ
とができる。この場合、かかる部分は電気的に絶縁する
ことが必要である。

【００４７】図５には、EP-A-0223520に対応する公知の
ビーム偏向装置であって、本発明の別の局面により解決
すべき課題を内在するビーム偏向装置が概略的に示さ
れ、同図においても、同様な要素については同じ参照符
号が用いられる。図５から明らかなように、湾曲電界ス
ペース３と、その内側に位置した電極面３ａと、その外
側に位置した電極面３ｂと、一対の電極７ａ、７ｂとか
らなる入口装置は、軸線Ａ_Z を持つ円筒状形態に構成さ
れる。円筒状内部本体３ｂ′は電界スペース７内の保持
バー１７によって支持され、そこには電極面３ｂおよび
７ｂが形成され、入射ビームＳは該円筒状内部本体３
ｂ′の鋭い尖端Ｐで二分される。ビーム経路路Ｓは中心
軸線Ａ_Z に対し鏡面対称であり、入射ビームＳは上述の
ように尖端Ｐ（一種の特異点）で二分され、次いで中心
軸線Ａ_Z に関して鏡面対称にとなった電極対すなわちそ
の電界スペースを通過させられる。中心軸線Ａ_Z 上に沿
って入射したイオンは尖端Ｐのためにビーム偏向装置を
通過し得ない。また、同様はことは中心軸線Ａ_Z の近く
に入射したイオンについても言える。更に、尖端Ｐを通
過し得るイオンは電界スペース７の円筒形反射面に対し
て不都合な入口パラメータを持つ。

【００４８】その上、上述の入口側特異点すなわち尖端
Ｐでのビーム分割がビームの発散性および制御可能性に
きわめて不利な影響を与えることが判明した。しかし、
かかる公知のビーム偏向装置の利点としては、入口軸線
および出口軸線との実質的な整列性が得られるというこ
とであるが、この場合かかる軸線は対称なビームガイド
のために中心軸線Ａ_Z 上に実質的に横たわることにな
る。

【００４９】図６には、本発明によるエネルギフィルタ
装置が概略的に図示され、この実施例では、例えば入口
側および出口側が平面Ｅに対して対称とされ、入口軸線
Ａ_Eおよび出口軸線Ａ_A は、図示するように、円筒状と
なったエネルギフィルタ装置の中心軸線Ａ_Z に完全に一
致させられ、これによりビーム分割が回避される。な
お、図６でも同様な要素については同じ参照符号が用い
られる。エネルギフィルタ装置の外側境界は実質的に外
側電極面７ａによって規定され、その形態は中心軸線Ａ
_Z に対して円筒状とされるが、しかし本実施例では図６
から明らかなように円筒形内部の片側にはビームＳのビ
ーム路は存在しない。ビームＳは中心軸線方向にのみ導
かれ、この対称な構造の実施例では該ビームＳは再び中
心軸線方向に射出させられる。また、単一のビーム路だ
けが設けられるので、ビームＳが分割されることはな
い。このように中心軸線Ａ_Z に対して非対称に単一のビ
ーム路だけを設けた際のフィルタ動特性にはビーム路を
対称に設けた際の欠点はなく、しかもビーム分割を行う
特異点がないという利点も得られる。図５では、ビーム
伝送を妨げるようになった保持バー１７によって入口部
分および出口部分で支持が行われるが、しかし図６で
は、参照符号１７ａで示すようにビーム路に使用されな
い円筒形内部の片側での支持が可能である。

【００５０】ところで、本実施例では、図６から明らか
なように、エネルギフィルタ構造、ビーム供給ガイドお
よびビーム排出ガイドに対する同軸心構成が実現できる
が、エネルギフィルタ構造の横断面寸法は例えば外側円
筒状部分７ａ′のために有利に利用されていない。しか
しながら、その点については、図７に示す好ましい実施
例では改善される。また、図７の実施例では、エネルギ
フィルタ装置の製造も容易に行い得る。分析器システム
の製造組立に際し、ビーム供給ガイドおよびビーム排出
ガイドを中心軸線Ａ_Z に一致させて固定させること自体
は僅かな利点しかもたらされないが、しかし入口軸線Ａ
_E および出口軸線Ａ_A が正しく整列され、横断面容積が
効率的に利用され、しかも製造技術的に相当に有利な場
合に、かかる利点は実際に発揮され得る。

【００５１】図７には平面Ｅに対して対称構造となった
エネルギフィルタ装置の変形実施例が示され、同図でも
同様な要素については同じ参照符号が用いられる。図７
から明らかなように、ビーム入口およびビーム出口は中
心軸線方向に沿って配置されるが、該ビーム入口および
該ビーム出口は横断面の４分円Ｑ₁ 内に位置するように
中心軸線Ａ′_Z に対してオフセットされ、一方ビームを
反射して戻す電界スペースは中心軸線Ａ′_Z に関して対
称となった４分円Ｑ₂ に設けられる。要するに、図７に
おいては、中心軸線Ａ′_Z は軸線Ａ_E およびＡ_A に対し
て図６で参照符号Ａ′_Z で示すようにシフトされたもの
となる。

【００５２】図８は図７のIIＸ−IIＸ線沿う横断面であ
り、同図では、電極面３ａおよび３ｂを提供する双方の
電極本体も参照符号３ａ′および３b ′で示され、また
４分円Ｑ₁ およびＱ₂ が鎖線で示される。また、図８で
は、絶縁体９も電極本体３ａ′および３ｂ′間に見え、
このような絶縁体は図２ないし図４および図６ないし図
７に示した全ての実施例でも何らかの形で設けられる。
図７および図８から明らかなように、エネルギフィルタ
装置の横断面内は効率良く利用されている。

【００５３】図９には本発明による好ましいエネルギフ
ィルタ装置が縦断面図として図示され、このエネルギフ
ィルタ装置には本発明の２つの特徴事項が含まれる。す
なわち、図９のエネルギフィルタ装置は図４および図７
に示した構造を組み合わせることにより実現され、これ
により該エネルギフィルタ装置には連続した電界スペー
ス間にシールドを設けるという特徴事項と、ビームを分
割することなく反射円筒状内部の横断面容積を効率良く
利用するという特徴事項とが含まれる。なお、図９で
も、同様な要素については同じ参照符号が用いられる。

【００５４】ビームＳは入口軸線Ａ_E に沿って湾曲電界
スペース３内に導入され、該湾曲電界スペース３は中心
軸線Ａ_Z に対し回転対称となった端部電極部分３ａ′の
電極面３ａと、中心軸線Ａ_Z に対し回転対称となった中
空円筒形電極部分３ｂ′の電極面３ｂとの間に形成され
る。双方の電極部分３ａ′、３ｂ′は回転体であり、図
６の実施例について上述した製造上の利点は明らかであ
る。湾曲電界スペース３を規定している２つの電極部分
３ａ′および３ｂ′は参照符号２０で示した絶縁体によ
って電気的に絶縁され、この絶縁体は図８の絶縁体９に
対応するものである。出口領域５側の湾曲電界スペース
３内でビームＳが出口に向かう方向は軸線方向Ａ_E また
は中心軸線Ａ_Z に関して約４５°である。中空円筒形電
極部分３ｂ′は実質的に電界の存在しないスペース１５
を形成し、そこには偏向ビームＳを通過させるための通
過スロット１３が設けられる。中空円筒形電極部３ｂ′
には反射円筒形電極体７ａ′が電気的絶縁体２２を介し
て設けられ、該反射円筒形電極体７ａ′は中空円筒形電
極部分３ｂ′の電極面７ｂに対する円筒状コンデンサ面
としての電極面７ａを形成する。

【００５５】また、湾曲電界スペース３を持つビーム出
口はビーム入口に対して対称に配置され、ビーム出口軸
線Ａ_A はビーム出口軸線Ａ_E ′と整列させられ、その双
方の軸線は円筒状形態のエネルギフィルタ装置の中心軸
線Ａ_Z に対しオフセットされる。調整可能な電圧源Ｕ₁
およびＵ₂ が正イオンの偏向すなわちエネルギフィルタ
作用を得るために概略的に示され、そこには印加電圧が
例示的に図示される。この例では、双方の端部電極部分
３ａ′は同電位とされるが、これは絶対的な条件ではな
い。また、本実施例では、シールド１１を形成すると共
に無電界スペース１５および電界スペース７の電極を成
す中空円筒形電極部３ｂ′は正の電位とされ、かつ反射
円筒形電極体７ａ′の外側電極面７ａは中空円筒形電極
部３ｂ′に対して正の電位とされる。本発明による分析
器を構成するために、エネルギフィルタ装置の後方側に
は質量分析計、好ましくは４極質量分析計２４が接続さ
れる。分析器で中性粒子を分析する場合には、エネルギ
フィルタ装置の前方側にはイオン化源、好ましくは電子
衝撃イオン化源２６が接続される。無電界スペース１５
は好ましくはビーム絞り板１５ａが設けられる。この無
電界スペースでは、ビームは好ましくは中心軸線Ａ_Z ′
に集束され、ビームの縁領域および散乱イオンが絞り板
１５ａによって制限される。焦点Ｆにはイオンビームの
クロス・オーバー、すなわちイオン軌道の交差が生じさ
せられる。

【００５６】勿論、当業者には明らかなように、図示の
エネルギフィルタ装置は真空中で作動させられ、被分析
部分は例えばプラズマから得られ、静電中性粒子はイオ
ン化のためにイオン化源２６で拡散によって荷電させら
れる。

【００５７】図１０には本発明によるイオン化源が示さ
れ、このイオン化源はそれ自体で発明を構成するが、好
ましくは上述したエネルギフィルタ装置と共に用いられ
る。開口３２を持つ絞り板３０を通して、中性粒子が拡
散によりプラズマから得られて、軸線方向に延在した円
筒状格子３４で荷電される。円筒状格子３４にはその半
径方向外側に少なくとも１つの電子エミッタが熱陰極３
６の形態で設けられ、好ましくは多数の熱陰極３６が円
筒状格子３４の周りに配置される。電子エミッタ陰極３
６は参照符号Ｕ₃ で示されるように円筒状格子３４に対
して負の電位とされ、このため円筒格子３４は放出電子
に対して加速格子として働く。電源Ｉでは、電子エミッ
タ陰極３６への加熱電流が調整される。円筒状格子３４
内での電子衝撃によって生じたイオンは他方の絞り板３
８を通して参照符号Ｕ₄ で示すように制御可能な電位で
もって射出される。絞り板３８の電位は好ましくは少な
くとも実質的に円筒状格子３４の電位に等しく選ばれ
る。円筒状格子内の中性粒子は該円筒状格子とその外側
に設けられた好ましくは多数の電子エミッタでもって高
率でしかも均等にイオン化される。この場合、電子流れ
の軸線方向長さＬは好ましくはＬ≧1.5 φとされ、また
有利にはＬ≧３φとされる。なお、φは円筒状格子の直
径を示す。

【００５８】上述したように、図１０に示すイオン化源
はそれ自体で発明を成し、好ましくは、特に図９に示し
たエネルギフィルタ装置と組み合わされ、また好ましく
は中性粒子分析器を構成すべくその後方側に質量分析
計、有利には４極質量分析計が配置される。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知のビーム偏向装置を概略的に示す縦断面で
ある。

【図２】図１に対応する縦断面図であって、本発明の第
１の局面によるビーム偏向装置を概略的に示す図であ
る。

【図３】図１および図２に対応する縦断面図であって、
図２に示したビーム偏向装置の変形実施態様を示す図で
ある。

【図４】図２に示したビーム偏向装置のその他の好まし
い変形実施態様を示す縦断面図である。

【図５】その他の公知のビーム偏向装置を概略的に示す
縦断面図である。

【図６】図５に対応する縦断面図であって、本発明の第
２の局面によるビーム偏向装置を概略的に示す図であ
る。

【図７】図５および図６に対応する縦断面図であって、
図６に示したビーム偏向装置の好ましい変形実施態様を
示す図である。

【図８】図７のIIＸ−IIＸ線に沿う概略横断面図であ
る。

【図９】本発明の第１および第２の局面に従って構成さ
れたエネルギフィルタ装置の好ましい実施例を概略的に
示す縦断面図である。

【図１０】本発明によるエネルギフィルタ装置と有利に
組み合わせ得る本発明によるイオン化源を概略的に示す
縦断面図である。

【符号の説明】 １…イオン（粒子） ３…電界スペース ３ａ，３ｂ…電極面 ３ａ′，３ｂ′…電極体 ４…出口装置 ５…出口領域 ７…スペース ７ａ，７ｂ…電極面 １１…シールド １３…スロット

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒子ビームの荷電粒子を運動エネルギに
   応じてフィルタ処理するフィルタ方法であって、前記粒
   子ビームを第１の静電電界（Ｅ₇ ）に通過させて第１の
   スペース領域（７）内で偏向させ、該第１のスペース領
   域（７）の前方側または後方側でビーム伝幡方向に接続
   された第２のスペース領域（３）で前記粒子ビームを第
   ２の静電電界（Ｅ₃ ）に通過させて戻すフィルタ方法に
   おいて、 前記第１のスペース領域（７）あるいは前記第２のスペ
   ース領域（３）が電界（Ｅ）に対してシールドされるこ
   とを特徴とするフィルタ方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載フィルタ方法において、
   前記静電電界（Ｅ₃、Ｅ₇ ）が電極面（３ａ、３ｂ；７
   ａ、７ｂ）間に発生させられ、前記シールドが前記第２
   の静電電界（Ｅ₃ ）を形成する電極（３ａ、３ｂ）の電
   位とされるか、あるいは前記第２のスペース領域（３）
   に直接的に連続しかつ前記第１の静電電界（Ｅ₇ ）を形
   成する電極（７ｂ）の電位とされることを特徴とするフ
   ィルタ方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のフィルタ方法
   において、前記第１スペース領域（７）と前記第２のス
   ペース領域（３）との間に実質的に電界の無いスペース
   （１５）が形成され、このスペース（１５）が前記粒子
   ビーム（Ｓ）によって横切られることを特徴とするフィ
   ルタ方法。
4. 【請求項４】 請求項１から３までのいずれか１項に記
   載のフィルタ方法において、前記第２の静電電界
   （Ｅ₃ ）の少なくとも一方が実質的に同じ湾曲面となっ
   た２つの電極面（３ａ、３ｂ）間に発生させられ、前記
   第１のスペース領域のためのシールド（１１）が電極面
   （３ｂ）の連続延長部によって形成され、かつ前記第１
   の静電電界（Ｅ₇ ）を形成する電極面（７ｂ）として使
   用されることを特徴とするフィルタ方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のフィルタ方法におい
   て、湾曲電極面（３ｂ）の外部により、実質的に電界の
   無いスペース（１５）が形成され、このスペース（１
   ５）が粒子ビームによって横切られることを特徴とする
   フィルタ方法。
6. 【請求項６】 請求項１から５までのいずれか１項に記
   載のフィルタ方法において、前記粒子ビーム（Ｓ）が前
   記第１または第２のスペース領域（３、７）内に導入さ
   れ、次いで該第２または第１のスペース領域から射出さ
   れ、このとき該粒子ビームの偏向については、その導入
   方向および射出方向が実質的に平行となるように行われ
   ることを特徴とするフィルタ方法。
7. 【請求項７】 請求項１から６までのいずれか１項に記
   載のフィルタ方法において、前記第２のスペース領域
   （３）が２つ設けられ、前記粒子ビーム（Ｓ）がそれぞ
   れ２つのスペース領域（３）の一方に出入りさせられ、
   このとき該粒子ビームの偏向については、該粒子ビーム
   の入口方向および出口方向が実質的に一致するように行
   われることを特徴とするフィルタ方法。
8. 【請求項８】 粒子ビームの荷電粒子を運動エネルギに
   応じてフィルタ処理するエネルギフィルタ装置であっ
   て、ビーム入口手段と、ビーム出口手段と、これらビー
   ム入口手段およびビーム出口手段との間でビーム通過方
   向に沿って連続して配置された少なくとも二対のコンデ
   ンサ電極とを具備し、これら二対のコンデンサ電極がそ
   れぞれ実質的にビーム伝幡方向に対し垂直方向に互いに
   逆極性の電界を発生するようになっているエネルギフィ
   ルタ装置において、 前記コンデンサ電極対間の電界スペースに電気的シール
   ドが設けられることを特徴とするエネルギフィルタ装
   置。
9. 【請求項９】 請求項８に記載のエネルギフィルタ装置
   において、前記コンデンサ電極対（３ａ、３ｂ）間に湾
   曲電界スペース（３）が形成され、その湾曲外側電極
   （３ａ′）の連続部により前記電気的シールド（１１）
   が形成され、該電気的シールド（１１）には粒子ビーム
   を通過させるための通過手段（１３）が設けられること
   を特徴とするエネルギフィルタ装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載エネルギフィルタ装置
    において、前記連続部が他方の電極対のコンデンサ電極
    （７ｂ）を形成することを特徴とするエネルギフィルタ
    装置。
11. 【請求項１１】 請求項８から１０までのいずれか１項
    に記載のエネルギフィルタ装置において、前記電極対
    （３ａ、３ｂ；７ａ、７ｂ）間に同電位となっ縁によっ
    て形成されたスペース（１５）が設けられ、このスペー
    ス（１５）には粒子ビーム（Ｓ）が一方の電界スペース
    （３）を出た後に一方電極対間を横切り、他方の電界ス
    ペース（７）に入る前に他方の電極対（７ａ、７ｂ）間
    を横切り、前記縁が電極面（３ｂ）の連続によって形成
    されることを特徴とするエネルギフィルタ装置。
12. 【請求項１２】 請求項８から１１までのいずれか１項
    に記載のエネルギフィルタ装置において、前記コンデン
    サ電極対（３ａ、３ｂ）間には湾曲電界スペース（３）
    が形成され、その湾曲外側電極（３ｂ′）の連続部によ
    り実質的に電界のないスペースが形成されることを特徴
    とするエネルギフィルタ装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載のエネルギフィルタ
    装置において、前記湾曲電界スペース（３）から前記無
    電界スペース（１５）への移行領域（５）すなわちスペ
    ース境界縁に前記通過手段（１３）が配置され、前記湾
    曲外側電極（３ｂ′）がシールドを形成し、かつ有利に
    は他方の電極対（７ａ、７ｂ）の１つを形成することを
    特徴とするエネルギフィルタ装置。
14. 【請求項１４】 請求項１２または１３に記載エネルギ
    フィルタ装置において、前記無電界スペース（１５）内
    に少なくとも１つの絞り板（１５ａ）が設けられること
    を特徴とするエネルギフィルタ装置。
15. 【請求項１５】 請求項８から１４までのいずれか１項
    に記載のエネルギフィルタ装置において、前記ビーム入
    口手段および前記ビーム出口手段が互いに実質的に平行
    とされることを特徴とするエネルギフィルタ装置。
16. 【請求項１６】 請求項８から１５までのいずれか１項
    に記載のエネルギフィルタ装置において、四対のコンデ
    ンサ電極が設けられることを特徴とするエネルギフィル
    タ装置。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載のエネルギフィルタ
    装置において、中央の二対の電極が同じ対（７ａ、７
    ｂ）によって形成されることを特徴とするエネルギフィ
    ルタ装置。
18. 【請求項１８】 請求項１６または１７に記載のエネル
    ギフィルタ装置において、最端部側の二対の電極がそれ
    ぞれ同様に湾曲して湾曲電界スペース（３）を形成し、
    それぞれの湾曲外側電極（３ｂ′）が連続部を有し、こ
    の連続部が中央の二対の電極間の電界スペース（７）に
    対するシールドを形成し、前記連続部（１１、７ｂ）が
    それぞれ前記通過手段（１３）を備えることを特徴とす
    るエネルギフィルタ装置。
19. 【請求項１９】 請求項１８に記載のエネルギフィルタ
    装置において、前記双方の湾曲外側電極（３ｂ′）が構
    造的に一体化されることを特徴とするエネルギフィルタ
    装置。
20. 【請求項２０】 請求項１９に記載のエネルギフィルタ
    装置において、前記双方の連続部（１１）が構造的に一
    体化されることを特徴とするエネルギフィルタ装置。
21. 【請求項２１】 請求項１７から１９までのいずれか１
    項に記載のエネルギフィルタ装置において、前記連続部
    （１１）が中央の二対の電極（７ａ、７ｂ）の一方の電
    極面（７ｂ）を形成することを特徴とするエネルギフィ
    ルタ装置。
22. 【請求項２２】 請求項１８から２１までのいずれか１
    項に記載のエネルギフィルタ装置において、前記双方の
    連続部（１１）がそれぞれ実質的に電界のないスペース
    （１５）を形成し、かつそれぞれビーム入口領域（１
    ３）および出口領域（５）を備えることを特徴とするエ
    ネルギフィルタ装置。
23. 【請求項２３】 請求項８から２２までのいずれか１項
    に記載のエネルギフィルタ装置において、前記通過手段
    （１３）が前記シールド（１１）内に設けられ、そのシ
    ールド壁厚さ（ｄ）が少なくとも前記通過手段の通過開
    口部の最小直径に等しくされることを特徴とするエネル
    ギフィルタ装置。
24. 【請求項２４】 請求項１８から２３までのいずれか１
    項に記載のエネルギフィルタ装置において、前記最端部
    側の二対の電極（３ａ、３ｂ）がそれぞれ粒子ビームに
    対して実質的に互いに平行な入口軸線および出口軸線を
    規定し、この双方の軸線が好ましくは互いに整列されて
    いることを特徴とするエネルギフィルタ装置。
25. 【請求項２５】 粒子ビームの荷電粒子を運動エネルギ
    に応じて円筒形コンデンサでの反射でもってフィルタ処
    理するエネルギフィルタ装置であって、前記円筒形コン
    デンサへのビーム入口手段と、そこからのビーム出口手
    段とを具備し、それらの入口軸線（Ａ_E ）および出口軸
    線（Ａ_A ）が実質的に整列されているエネルギフィルタ
    装置において、 粒子ビーム路（Ｓ）が前記円筒形コンデンサの中心軸線
    （Ａ_Z ）に関して非対称とされることを特徴とするエネ
    ルギフィルタ装置。
26. 【請求項２６】 請求項２５に記載のエネルギフィルタ
    装置において、前記入口軸線（Ａ_E ）および前記出口軸
    線（Ａ_A ）が前記円筒形コンデンサの中心軸線（Ａ_Z ）
    に対して平行にオフセットされることを特徴とするエネ
    ルギフィルタ装置。
27. 【請求項２７】 請求項２５または２６に記載のエネル
    ギフィルタ装置において、前記円筒形コンデサ（７ａ、
    ７ｂ）が請求項１５から２４までのいずれか１項に記載
    された中央の二対の電極によって形成され、前記ビーム
    入口手段および前記ビーム出口手段が請求項１５から２
    ４までのいずれか１項に記載された外側電極によって形
    成されることを特徴とするエネルギフィルタ装置。
28. 【請求項２８】 請求項２５から２７までのいずれか１
    項に記載のエネルギフィルタ装置において、前記円筒形
    コンデンサ（７ａ、７ｂ）が外側円筒形電極面（７ａ）
    を有し、該外側円筒形電極面（７ａ）がその横断面の４
    分円内で反射コンデンサ電極として機能し、前記ビーム
    入口手段またはビーム出口手段（３ａ、３ｂ）が前記４
    分円に対し軸対称にとなった４分円内に配置されること
    を特徴とするエネルギフィルタ装置。
29. 【請求項２９】 請求項２５から２８までのいずれか１
    項に記載のエネルギフィルタ装置において、粒子ビーム
    が電界スペース（３）を出た後でかつ第２の電界スペー
    ス（７）に入る前に集束されるようにイオン光学手段
    （１５ａ）が設けられ、かつその粒子ビームの収束が達
    成されるように電極への電圧印加が行われることを特徴
    とするエネルギフィルタ装置。
30. 【請求項３０】 請求項２５から３０までのいずれか１
    項に記載のエネルギフィルタ装置において、粒子ビーム
    が前記円筒形コンデンサの中心軸線上に収束されるよう
    に進路ガイド手段が設けられることを特徴とするエネル
    ギフィルタ装置。
31. 【請求項３１】 請求項８から３０までのいずれか１項
    に記載エネルギフィルタ装置と、このエネルギフィルタ
    装置の後方側に接続された質量分析計、好ましくは４極
    質量分析計とを具備する分析器、好ましくはプラズマ分
    析器。
32. 【請求項３２】 中性粒子のための入口開口手段と、イ
    オンのための出口開口手段とを具備する電子衝撃イオン
    化源において、 前記入口開口手段と前記出口開口手段との間に規定され
    た伝送軸線に沿って加速格子が設けられ、その半径方向
    外側に少なくとも１つの熱陰極が配置されることを特徴
    とする電子衝撃イオン化源。
33. 【請求項３３】 請求項３２に記載の電子衝撃イオン化
    源において、前記加速格子が伝送軸線に沿って延在し、
    その半径方向外側には好ましくは規則的に配列された多
    数の熱陰極が設けられることを特徴とする電子衝撃イオ
    ン化源。
34. 【請求項３４】 請求項３２または３３に記載の電子衝
    撃イオン化源において、前記加速格子への電子入射領域
    の長さとその直径との比が少なくとも1.5 、好ましくは
    ３よりも大きくされることを特徴とする電子衝撃イオン
    化源。
35. 【請求項３５】 中性粒子分析のための分析器、有利に
    はプラズマ分析器において、 請求項３２から３４までのいずれか１項に記載の電子衝
    撃イオン化源が入口側に設けられ、その後方側に少なく
    とも１つの質量分析器、有利には４極質量分析器が接続
    されることを特徴とする分析器。
36. 【請求項３６】 請求項３５に記載の分析器において、
    前記電子衝撃イオン化源と前記質量分析器との間にエネ
    ルギフィルタ装置が接続されることを特徴とするエネル
    ギフィルタ装置。
37. 【請求項３７】 請求項３６に記載の分析器において、
    前記エネルギフィルタ装置として、請求項８から３０ま
    でのいずれか１項に記載のエネルギフィルタ装置が用い
    られることを特徴とする分析器。