JPH06243822A - 多層多重極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 耐久性が高く、性能が高く、かつ製造歩止ま
りの高い多重極質量フィルタを提供する。 【構成】 四重極質量フィルタ20には双曲線断面を備え
た４個の極30と、ブリッジ26により相互に接続した四重
極基体22がある。ブリッジは不要な電荷の蓄積を防止す
る開口24を有する。電気めっき用のめっき基体を薄膜接
着層を有する基体22に接着し、極をめっき基体上に電気
めっきする。拡散障壁層42はめっき基体の部分が四重極
基体へ移って薄膜接着層の部分を浸食し、薄膜接着層の
部分が四重極基体から離れるよう移動して接着や極を汚
染するのを防止する。一貫した予測可能な性能、高耐久
性、ほぼ厚さが一様で、ほぼ放物線状断面であるという
長所がある金属被覆法および電気めっき技法で形成され
た四重極質量フィルタは、ほぼ理想的な双曲線状断面を
有する電界を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に荷電粒子光学の分
野に関し、特に、四重極質量フィルタの分野に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】多重極の技術は一般に、「荷電粒子」
（すなわち、イオン、電子など）を分離し、集束し、ま
たは視準することを含む荷電粒子光学に使用されてい
る。多重極技術の主な用途は四重極質量フィルタであ
る。質量フィルタは、電界を使用して荷電粒子を分離す
ることにより物質の化学組成を分析する道具である。四
重極質量フィルタには、４個の平行な細長い極（すなわ
ち、電極）があり、対向する平行極が電気的に接続され
ている。極は共通の原点の周りのそれぞれの象限に双曲
線弧に非常に近い断面を備えている。

【０００３】無線周波電力増幅器(RFPA)は極対の双方を
駆動する。正の直流(DC)電位と加算された選択無線周波
(RF)信号が一組の極を駆動する。第一の対に印加される
ものとは 180°位相がずれているRF信号は、負のDC電位
と加算されて他の対の組を駆動する。

【０００４】RF電界は比較的軽い荷電粒子の運動を支配
し、それらを四重極フィルタの機能的中心領域から追い
出す。DC電界は、比較的重い荷電粒子を支配し、導電性
の異なる荷電粒子を極に吸引し吸着させる。適切な中間
重量の荷電粒子は、RFおよびDCの効果を相殺することに
より四重極の中心を通って全般的に長手方向の軌道を進
行することができる。

【０００５】四重極の内側の質量選択電界のRFおよびDC
の成分を適確に設定することにより、四重極はこの装置
の動作範囲内で検出および測定のためどんな質量をも選
択することができる。代わりに、四重極は高域フィルタ
として働くことができる。DC成分はゼロに等しく、RFの
振幅は最低質量伝送限界を決める。

【０００６】四重極質量フィルタの四個の極の理論上理
想的な断面は、そのそれぞれの象限内で無限遠まで広が
っている四つの双曲線である。一般に、四重極質量フィ
ルタは原点に近い部分でしか双曲線弧を近似していな
い。それらは弧を、所要形状に研削されている固体金属
棒（たとえば、モリブデン鋼またはステンレス鋼）で近
似している。四重極質量フィルタは、四個の研削棒の所
要相対配置を非導電性材料であるセラミックまたは他の
剛体のハーネスで維持している。

【０００７】しかし、四重極フィルタのこの４本棒構成
の実現には幾つかの欠点がある。すなわち、高価であ
り、重く、かさばり、および位置合わせ不良に弱いこと
である。たとえば、４本の長さ数インチのモリブデン棒
に理想的な双曲線面を研削することは、時間と材料との
双方の面で高くつく。更に、双曲線面しか電気的には役
立っていない。棒の容積は剛性を生ずるというような限
られた機能に役立つだけである。内力または外力がセラ
ミックハーネス中の４本の棒に衝撃を加えると、位置合
わせ不良が生じやすい。更に、この位置合わせ不良は裸
眼では検知することができず、しかも性能の質に悪影響
を与える。

【０００８】Hanlein に対して与えられ、かつジーメン
ス社(Siemens Schuckertwere Aktiengesellschaft)に譲
渡された米国特許第 3328146号「質量分光計に対する分
析電極システムの生産方法」、およびHansen等に対して
与えられ、かつヒューレットパッカード社に譲渡された
米国特許第 4885500号「質量フィルタ用石英四重極」は
ガラスの四重極管および薄い金属ストリップから作られ
た四重極質量フィルタについて記述している。ガラス四
重極管は、四重極の４極に対する基体となる四つの相互
接続された切頭双曲線、半円などの断面を持っている。
金属の薄いストリップがこれら４極基体に合致し、双曲
線形状の電界を発生する双曲線断面を有する４個の極を
作っている。

【０００９】ガラス四重極質量フィルタには、４本棒四
重極質量フィルタの、重さ、かさばり、製造コスト、お
よび位置合わせ不良に対する弱さから成る主要問題点を
排除するという長所がある。ガラス四重極質量フィルタ
には、耐熱性の金属棒をガラスおよび薄い金属ストリッ
プで置き換えたことにより、重さおよびかさばりが非常
に少なくなっているという長所がある。ガラスは、廉価
であり、かつ心金の所要四重極形状に変形しやすいため
製造コストを大幅に下げる。これにより、耐熱性の金属
棒を研削する際に必要とされるコストおよび時間が、質
量フィルタ１個あたり４本の棒についてのものから、多
数の質量フィルタを形成する１個の心金についてのもの
へと減少する。その上、ガラスは通常耐熱性の金属より
小さい非弾性変形を受けにくく、したがってガラス四重
極はガラスが破壊しない限り有効な測定値を生ずる。

【００１０】四重極質量フィルタはその質量／電荷比が
約１AMU だけ異なる荷電粒子を分離する。これを行うに
は、極は精密な形状の双曲線電界を発生しなければなら
ない。その上、隣接する二つの極から生ずる電界は位相
が 180°ずれており、その他は同一の形状および大きさ
を備えているべきである。極がこれらの仕様を満たす電
界を生ずることができなければ、四重極の出力は最適よ
り少なくなり、四重極の分解能は悪くなる。上に挙げた
仕様を満たす電界を発生するには、極は極の長さに沿う
抵抗が非常に低くなるのに充分なだけ厚くなければなら
ず、極は四重極のガラス基板に精密に合致して双曲線断
面を備えているようになっていなければならない。

【００１１】米国特許第3328146号は、双曲線状ガラス
表面に金を蒸着または陰極スパッタリングして単一金属
の金属化表面または鏡面化表面を形成することを開示し
ている。これら金の極には幾つかの問題点がある。すな
わち、接着が不充分であること、金の薄い塗膜により比
較的高い抵抗を生ずること、厚さが一様でないこと、お
よび製造環境で一貫して作るのが困難であること、であ
る。接着が不充分なのは、一部は純金とガラスとが形成
する結合が弱いことから生ずる。強い結合を生ずる金の
酸化物を生成することもできるが、それは四重極質量フ
ィルタの動作に典型的な高温において純金に還元され
る。この純金は四重極から剥離する。抵抗が比較的高い
極の約４〜12インチ（10〜15cm）の長さに沿って電圧降
下を生じ、荷電粒子を分離するという質量フィルタの能
力を害することになる。金がスパッタされた極に伴う他
の問題は、電界の形状をゆがめ、荷電粒子を分離すると
いう四重極質量フィルタの能力を害することになる極の
厚さの非一様性である。

【００１２】米国特許第4885500号は粘着性裏打ち
（「銀テープ」）を有する銀の薄いストリップをガラス
基体の内面の双曲線輪郭に設置することにより極を生成
することを教示している。銀テープはガラス基板の双曲
線輪郭に一様に合致して双曲線断面を有する極を生ずる
と共に、所要の双曲線形状を有する電界を発生しなけれ
ばならない。これまでに存在しているガラス四重極質量
フィルタの主な欠点には、以後の処理による銀テープの
汚染およびそれらを高度に管理された仕方で製造するの
が難しいことが挙げられる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】これまで説明した理由
から、耐久性が高く、性能が高く、かつ製造歩止まりの
高い多重極質量フィルタを備えることが有利である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、開口を有する
絶縁多重極基体と、多重極基体の湾曲形内部に合致する
薄膜めっき基体と、めっき基体上に電気めっきされた
（または無電界めっきされた）精密形成された極と、を
備えている多層多重極である。また、本発明は、めっき
基体を多重極基体の湾曲形内部に結合する薄膜接着層を
備えている。この接着層は拡散障壁としても働くことが
でき、または多重極は別々の拡散障壁層を備えることが
できる。

【００１５】多重極基体は、極用の偶数個の別々の区画
を備えており、各々は断面が全般的に双曲線状である内
面を備えている。極は開口を有するブリッジにより相互
に接続されている。各ブリッジには数個の開口があって
もよく、或いはブリッジごとに１つの細長い開口があっ
てもよい。開口は、多重極基体の湾曲形内部にめっき基
体、接着層、および拡散障壁層を構成するのを容易にす
るという長所がある。さらに、これらの開口は、電荷が
蓄積して極により発生される質量選択電界をゆがめ、荷
電粒子の分離を邪魔する極／ブリッジ境界面の大きな区
画を排除する。これらの開口には、真空を導入しやすい
という別の利点がある。

【００１６】接着層は多重極基体との強い結合を形成す
る薄膜層である。また、接着層は拡散障壁の機能を行う
こともできる。薄膜めっき基体は、接着層上にまたは多
重極基体上に直接スパッタされるが、電気めっき用の、
酸化物が全く存在しない表面を形成している。極はめっ
き基体上に所要の厚さまで電気めっきされる。別の層、
つまり薄膜拡散障壁層を接着層上に堆積して、基体およ
び各種の層の拡散を防止することができる。

【００１７】この構成には、耐久性のある高性能の極を
高い製造歩止まりで生産するという長所がある。薄膜接
着層は、極を絶縁基体に耐久性良く結合する。接着層お
よびめっき基体層が薄いため、これら各層は多重極基体
の内面に精密に合致することができ、多重極基体の内面
の双曲線形状を再現するめっき表面を有する極が得られ
るようになる。電気めっきのプロセスは、抵抗が低く、
厚さが一様で、かつほとんど理想的断面の極を形成する
ので、高性能多重極は、一貫した予測可能な性能を備
え、高い製造歩止まりを達成するようになる。

【００１８】多重極基体は、極／ブリッジ境界面および
そこに蓄積する電荷を多重極の中心軸から遠い方に移動
させる延長ブリッジを備えることができる。これには質
量選択電界のゆがみを実質上減らすという長所がある。
何故なら極／ブリッジ境界面に蓄積された電荷により生
ずるゆがんだ電界の強さは、極／ブリッジ境界面からの
距離の２乗分の１の比で減少するからである。

【００１９】本発明による多重極には一貫した予測可能
な性能、高耐久性、高性能、および高製造歩止まりとい
う長所がある。耐久性のある極は、抵抗が低く、厚さが
一様で、細長い基板部分の双曲線形状に合致しているの
で、ほぼ理想的な双曲線状断面を有する質量選択電界を
発生する。開口は、極により生ずる質量選択電界をゆが
める電荷の堆積を防止する。延長ブリッジは、荷電粒子
の分離、集束、または視準が行われる多重極の中心から
極／ブリッジ境界面を取除く。これらはすべて高い製造
歩止まりを生ずる精密自動製造技法で達成される。

【００２０】

【実施例】当業者は、図面と共に以下の詳細な説明を読
めば、本発明の長所および特徴を容易に認めるであろ
う。

【００２１】多層多重極の好適実施例は、荷電粒子ビー
ム内の荷電粒子をその質量／電荷比に従って分離する四
重極質量フィルタである。本発明の代替実施例は、６
個、８個以上の電極を備えることができ、しかも荷電粒
子を分離せずに荷電粒子ビームを集束し、または視準す
ることもできる。これらの代替実施例は、四重極質量フ
ィルタと実質上同じ仕方で製造される。

【００２２】図１は多層四重極質量フィルタ20の好適実
施例の等角図を示す。図２は図１の線2 −2 に沿って取
った多層四重極質量フィルタ20の断面図を示す。図３、
図４および図５は、本発明の各種実施例に対する多層構
造の拡大部分、ブリッジ26、極30、および極／ブリッジ
境界面34、を示す。

【００２３】多層四重極質量フィルタ20の好適実施例
は、ガラス四重極基体22を備えている。しかし、四重極
基体22は、本発明の範囲を逸脱せずに他の材料から形成
することができる。四重極基体22の材料の主要な要件
は、電気的に絶縁性であるということである。

【００２４】損失係数は、材料の絶縁定数と力率（損失
角の正接）との積である。誘電率は、RF電界内での双極
子の運動による、熱として回収できないエネルギーの量
を決める。一般に、基体の温度が上がるにつれて、エネ
ルギーの大きな割合が熱に消費される。四重極質量フィ
ルタは、代表的には800kHzと4MHzとの間の周波数で動作
する。

【００２５】質量フィルタについての損失係数の重要性
は、基体内の熱暴走に関係する。熱暴走は、材料内部に
発生した熱量がガラスから放射し得る熱より大きくなっ
たとき生じる。その結果ガラスの温度が上がると、ガラ
スの体積抵抗が下がり、そして損失係数が大きくなり、
RFPAは一層多くのパワーを発生する必要があり、更に多
量の熱発生をさえ生ずる。この正帰還サイクルは熱暴走
を特徴づけるものであり、これにより究極的には供給さ
れ得るより多いパワーが必要になる。熱暴走の危険は、
高いRF電圧を必要とする高質量設定値のとき大きくな
る。したがって、高性能質量フィルタには、損失係数の
低い基体が必要である。

【００２６】体積抵抗率はガラスの絶縁品質の尺度であ
る。体積抵抗率は、高い温度での誘電体破損の危険を大
きく支配する。換言すれば、体積抵抗率の大きいガラス
は絶縁破壊を受けてRFPAに受容不能な負荷を課す可能性
が少ない。体積抵抗率はここではΩ−cmで表した体積の
log₁₀の単位で指定している。250℃で約10の体積抵抗率
が、高性能用途に適切である。

【００２７】熱応力抵抗とは、加熱および冷却中の損傷
に抵抗するガラスの能力を指す。ここに使用している値
は、板の試料を加熱してから、10℃の水中に破壊せずに
突込むことができる最大温度を指す。この状況は質量フ
ィルタの環境で厳密に再現されるものではないが、熱応
力抵抗は、ひずみ点、焼なまし点、軟化点、および動作
点のような、関心のある他の熱変数と充分に相関して、
温度変動状態下での耐久性の一般的指標として役立って
いる。一般に、熱応力抵抗はガラスの硬度または粘度と
相関している。

【００２８】熱膨張係数は材料が加熱されたとき膨張す
る度合いの尺度である。この係数が負であれば、材料は
加熱されると収縮する。このパラメータは、プロセス中
に寸法が変化する心金に基体が高温で一致しなければな
らないので、基体の成形性に影響する。このパラメータ
は、寸法変化が質量軸安定性、フィルタ分解能、および
透過を害うので重要である。膨張係数が大きいというこ
とはまた、温度が変わる四重極は直径の変化を、したが
って質量割当のずれを経験するということを意味する。
形成および動作の両者で簡単さおよび確実さを最大にす
るには、熱膨張係数を正でかつ可能な限りゼロに近くす
べきである。

【００２９】図１に戻って、多層四重極質量フィルタ20
の好適実施例は約10〜30cm（約４〜12インチ）の長さで
ある。この実施例には四重極基体22の渦巻き形内面に設
けられた４個の極30がある。ブリッジ26は４個の極30を
相互接続し、四重極基板22に構造的剛性を与える。ブリ
ッジ26は、極30の形成を容易にし、極／ブリッジ境界面
34に電荷が蓄積しないようにする開口24を備えている。
図１に示す四重極基体22の好適実施例は約1.5mmの厚さ
であり、長さ約50mmの開口24を１ブリッジあたり３個、
ブリッジ26を隣接する極30の各組あたり４個、備えてい
る。

【００３０】電荷は導電極30と絶縁ブリッジ26との境界
面に蓄積する。この蓄積した電荷は極30により作られた
質量選択電界をゆがめる電界を生ずる。この妨害は、高
質量設定値から低質量設定値へ進むときのように低電圧
設定値に先立ち高電圧設定値を選択するときに特有の問
題である。電荷の蓄積は高質量設定のとき最大である。
これは、電界がそれら設定値において最も強いからであ
る。質量設定値が高質量設定値から低質量設定値に切換
わると、電荷の蓄積が消散し始めるが、この消散期間中
に、極により発生された質量選択電界をゆがめ、荷電粒
子の通過を禁止する電界が発生する。電荷は導体／絶縁
体境界に蓄積する。絶縁ブリッジ26の部分を四重極基体
22から取外すと開口24が生じ、電荷が蓄積してそれらが
破壊電界を発生する対応する導体／絶縁体が無くなる。

【００３１】四重極基体22は熱いガラス管を図11に示す
心金110に合致させることにより作られる。心金110は、
ガラス四重極基体22を形成するのに使用される高温に繰
返し暴露されてからもその形状を保持できるように、モ
リブデン、タングステンのような、耐熱性の金属、また
は耐熱性金属の合金または混合物、またはハフニウム、
炭素、およびモリブデンの合金から作るべきである。心
金110は所要精度で機械加工し、研削し、研磨してその
外側寸法が形成温度において四重極基体22の所要内側寸
法に対応するようにしなければならない。金属の熱膨張
係数はガラスのものより大きいから、心金110は室温で
四重極基体22の所要内側寸法よりわずかに小さくなけれ
ばならない。

【００３２】断面が円形で直径および厚さが適切な図12
に示すガラス管112は一端114で閉じている。心金110を
ガラス管112に軸方向に挿入し、ガラス管の開放端116を
真空ポンプに接続する。大気圧が、加熱されたガラス管
112を心金110にしっかり押し付ける。一旦真空成形ガラ
ス管118が心金110に合致すると、ガラス管および心金が
冷却する。この段階中、心金110は真空成形ガラス管118
から離れて収縮するので、ガラス管118を、図13に示す
ように、容易に取外すことができる。

【００３３】真空成形ガラス管118を取外したら、これ
を所要長さ、好適実施例では10〜30cm（4〜12インチ）
に切断する。図13に示してあるブリッジ120の部分を研
削またはフライス加工して開口122を作る。

【００３４】図３、図４、および図５は本発明の各種実
施例について図２の四角形３で囲まれている構造の詳細
を示している。図３は本発明の好適実施例に対する詳細
を示し、図４および図５は本発明の代替実施例に対する
詳細を示す。

【００３５】図３は、四重極基体22と強い結合を形成す
る薄膜接着／拡散障壁層40、薄膜層めっき基体44、およ
び電気めっき極30を示す。本発明の好適実施例では、四
重極基体22はガラスである。他の材料を使用することが
できるが、先に記した理由でガラスが望ましい。

【００３６】好適実施例は金から作られためっき基体44
を備えているが、本発明の範囲から逸脱することなく他
の金属を使用することができる。貴金属は、空気中で酸
化膜を作らず、比較的不活性であり、かつその抵抗率が
低いので、望ましい材料である。電気めっき金属は金属
酸化物と強い結合を形成することがないので、表面に酸
化物が全く無いめっき基体が望ましい。貴金属めっき基
体44は、比較的不活性で必要時まで貯蔵しておくことが
できるため、製造手順の計画が簡単になる。めっき基体
を低抵抗率貴金属から形成すれば、めっき基体を薄く且
つ低抵抗にすることができる。先に説明したとおり、抵
抗は抵抗率に正比例し、断面積に反比例する。薄いめっ
き基体44は、その層内の応力が小さく、かつ接着が良い
ため、耐久性が大きいという長所がある。薄いめっき基
体44の別の長所は、図２に示してある双曲線状極基体に
精密に合致し、電気めっきについてほぼ理想的な双曲線
面を作るというその能力である。

【００３７】金および他の貴金属はガラスと強い結合を
形成しない。本発明の好適実施例はこの問題をガラス四
重極基体22の上に薄膜接着／拡散障壁層40をスパッタ蒸
着させることにより解決している。チタンおよびクロム
はガラスと強い結合を形成するが、これらは150℃より
上の温度で拡散する可能性がある。接着層が基体から拡
散して離れると、接着の問題を生ずる可能性があり、電
気めっきプロセスを妨害する可能性があり、めっき後の
極30の表面導電率を変化させる可能性がある。タングス
テンは優れた拡散特性を備えているが、タングステン／
二酸化シリコン結合は、チタン／二酸化シリコン結合ま
たはクロム／二酸化シリコン結合のいずれよりも弱い。
本発明の好適実施例はタングステンの拡散特性および四
重極基体22の内面に10％〜15％のチタンと85％〜90％の
タングステンとの混合物である薄膜チタン／タングステ
ン層をスパッタ蒸着することにより、チタンが四重極基
体22の内面に形成する二酸化シリコンとの強力な結合を
活用している。

【００３８】図16は図13に示すブリッジ120をスパッタ
金属で被覆されないように遮蔽するマスク124を示す。
図16に示すマスク124は図13に示すブリッジ120を完全に
囲む箱126を備えている。また、図16に示すマスク124は
図14に示す開口122と整列する穴128を備えているので、
スパッタ金属は四重極基体の内面に到達することができ
る。図16に示すマスク124はパターンを打抜加工するこ
とにより、またはケミカルミーリングで図15に示すパタ
ーン化金属ストリップ130を形成することにより製造さ
れる。パターン化金属ストリップ130をミシン目132に沿
って曲げて図16に示す立上がり部分134を形成し、箱126
を取付けてマスク124の最終形態を形成する。

【００３９】スパッタ金属の大部分は図２に示す四重極
基体22の外面に付着し、副産物金属化層32を形成し、ス
パッタ金属の小部分だけが極基体28に付着する。所要厚
さの薄膜層を極基体28の上に形成するには、厚い副産物
金属化層32を堆積する必要がある。薄膜層用に選定した
金属は副産物金属化層32の破壊を防止する低応力層を形
成しなければならない。接着層にチタン・タングステン
混合物を使用する利点は、それが比較的低応力の副産物
金属化層32を形成することである。

【００４０】金は、めっき基体44に好適な金属である
が、チタン・タングステンの酸化物に付着しないから、
またチタン・タングステンはゲッタとして作用して不純
物を吸収するから、めっき基体44は接着層40の上に、こ
の層を形成してからわずか後にスパッタされる。めっき
基体層44は部分的に組立てられた四重極質量フィルタを
完全に密封するので、該フィルタをめっき工程が始まる
まで何週間も貯蔵することができる。

【００４１】図３に示す極30はめっき基体44の上に電気
めっきまたは無電解めっきされ、したがって極30は端か
ら端まで約0.1Ωの抵抗を備え、極30の長さに沿う実質
上の電圧降下を防止している。極30の厚さはめっきした
金の抵抗率および極の幅により、2.5〜3.0μまでの間で
変わる。好適実施例は、円筒陽極を、めっき基体44を有
する部分的に構成された四重極質量フィルタ20に設置し
ている。電気めっきにより極30を形成することには極を
精密な許容差に合わせて作るという利点がある。極30の
厚さ、極30の厚さの一様性、および極30の抵抗を精密に
制御することができる。電気めっきまたは無電解めっき
により極30を形成すれば、必要な時間および経費が少な
く、低コストであるという利点がある。また、電気めっ
きには抵抗の低い厚い極を形成するという利点がある。

【００４２】金は、極30の厚さを減らすその低い抵抗率
のため、極として好ましい金属である。薄い極30は、極
層内部に存在する応力が小さいため、および極が四重極
基体に良く付着するため、耐久性が大きいという利点を
備えている。極30を形成するのに他の金属をめっき基体
44に電気めっきすることは本発明の範囲を逸脱しない。

【００４３】図４は本発明の代替実施例について図２の
矩形３により囲まれた構造の詳細を示す。この実施例は
別々の接着層および別々の拡散障壁層を備えている。チ
タン、クロム、または他の金属が接着層40を構成してい
る。接着層40の上にスパッタされた拡散障壁層42は接着
層40がめっき基体44に拡散してめっき基体44の酸化物の
全く無い表面を汚染することのないようする。また、拡
散障壁層42はめっき基体44の貴金属が接着層40の中に移
動してガラスとガラス基体との間の結合を弱くすること
のないようにする。拡散障壁層42は白金、タングステ
ン、または他の材料から形成される。めっき基体44は拡
散障壁層42の上にスパッタ蒸着され、極30は上述の仕方
で電気めっきされる。

【００４４】図５は接着層または拡散障壁層を備えてい
ない本発明の代替実施例を示す。四重極基体22は（湿式
または乾式化学エッチングを使用して）化学的にマイク
ロエッチされて、機械的結合に備える顕微鏡的粗面を形
成する。めっき基体44はマイクロエッチされた四重極表
面に直接スパッタ堆積され、極30は上述の仕方で電気め
っきされる。

【００４５】図６および図７は細長い開口を有する多層
四重極質量フィルタ60を示す。図６は等角図を示し、図
７は断面図を示している。四重極質量フィルタ60は端に
設けられた８個のブリッジ66とそれを横断してほとんど
全長にわたって延びる４個の長い開口64とを有する四重
極基体62を備えている。四重極基体62は、ブリッジの数
が少なく、かつ構造的剛性をその３〜５mmの厚さに頼っ
ているので、図１に示す四重極基体22より厚くなければ
ならない。細長い開口62を有する四重極基体は図１に示
す四重極基体22と同じ仕方で製造される。

【００４６】この実施例には極／ブリッジ境界面34の長
さを端に設けられたブリッジ66の長さにまで減らして不
要な電荷の量を減らすようにする利点がある。また、こ
の実施例には不要な電荷の蓄積を、この蓄積を珪酸カリ
ウム混合物のような電圧傾度低減混合物により制御する
ことができる四重極基体62の端に、限定するという利点
がある。

【００４７】図８は延長ブリッジ86を備えた四重極質量
フィルタ80の代替実施例の斜視図を、図９はその断面図
を示す。延長ブリッジ86は図９に示す極／ブリッジ境界
面90と荷電粒子分離の大部分が行われる四重極質量フィ
ルタの中心軸との間の距離を大きくする。この距離を大
きくすると、極／ブリッジ境界面90により作られるゆが
み電界の振幅がほぼ極／ブリッジ境界面90からの距離の
ほぼ２乗で減少するので、質量選択電界に蓄積する電荷
のゆがみ効果を減らすという効果がある。図８に示す実
施例の他の長所は極／ブリッジ境界面90と四重極質量フ
ィルタ80の中心軸との間に通視線が無いということであ
る。

【００４８】図10は延長ブリッジ82を有する四重極基板
を形成するのに使用される心金92の断面図を示す。心金
92は図11に示す心金110と同じ材料からおよび同じ仕方
で作られる。延長ブリッジ82を有する四重極基体は図１
に示す好適実施例の四重極基体22と同じ仕方で作ること
ができる。心金92に嵌入するガラス管は心金92を封止す
るまでにかなりな距離落下しなければならず、心金92の
最も深い部分は心金92の最も重要な部分、すなわち双曲
線状極基体88である。代わりの方法はガラス管を２回落
下させる２段階プロセスであり、最初はゆるい許容差の
心金上に、次にわずかに小さくかつ精密な仕様に作られ
ている心金92の上に落下させる。

【００４９】延長ブリッジ86を取外して長い開口84を形
成すると、延長ブリッジ四重極基体80に丈夫な機械的支
持を与えるＵ字溝が形成される。図11に示すガラス管11
0は図１に示す四重極基体22を作るのに使用されるガラ
スの厚さを備えることができる。ここに示した四重極基
体はすべて本発明の範囲を逸脱することなく多層構造ま
たは多層構造体の変形により被覆することができる。本
発明の範囲内にある多層構造の変形には各種の層に代替
金属を使用することおよび拡散障壁層を使用せずに接着
層を使用することが含まれる。

【００５０】本明細書に引用した刊行物および特許出願
書はすべて、上記引用をもって本出願にその開示内容を
包含させたものとし、その詳細な説明は省略する。

【００５１】本発明の好適実施例のこれまでの記述は図
解および説明のために提示されたものである。それは本
発明のあらゆる場合の開示を意図するものではなく、ま
た本発明を上記開示の厳密な形態に限定しようとするも
のでもない。明らかに多数の修正案および変形案が上記
教示に照らして可能である。実施例は本発明の最良態様
を最も良く説明するように選定された。したがって、本
発明の範囲が特許請求の範囲により規定されることを意
図している。

【００５２】

【発明の効果】本発明による多重極は上述のように、一
貫した予測可能な性能、高耐久性、高性能、および高製
造歩止まりという長所がある。耐久性のある極は、抵抗
が低く、厚さが一様で、細長い基板部分の双曲線形状に
合致しているので、ほぼ理想的な双曲線状断面を有する
質量選択電界を発生する。開口は極により生ずる質量選
択電界をゆがめる電荷の堆積を防止する。延長ブリッジ
は、荷電粒子の分離、集束、または視準が行われる多重
極の中心から極／ブリッジ境界面を取除く。これらはす
べて高い製造歩止まりを生ずる精密自動製造技法で達成
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】多層四重極質量フィルタの好適実施例を示す斜
視図である。

【図２】図１の線2−2に沿って取った多層四重極質量フ
ィルタの好適実施例の断面図を示す。

【図３】本発明の好適実施例の、図２で四角形３により
囲まれた多層構造の詳細を示す概略図である。

【図４】本発明の代替実施例の、図２で四角形３により
囲まれた多層構造の詳細を示す概略図である。

【図５】本発明の代替実施例の、図２で四角形３により
囲まれた多層構造の詳細を示す概略図である。

【図６】細長い開口を有する多層四重極質量フィルタの
代替実施例の等角図を示す。

【図７】図６の線7−7に沿って取った多層四重極質量フ
ィルタの代替実施例の断面図を示す。

【図８】延長ブリッジを有する多層四重極質量フィルタ
の代替実施例の等角図を示す。

【図９】図８に示す線9−9に沿って取った多層四重極の
代替実施例の断面図を示す。

【図１０】図８および図９に示す延長ブリッジを有する
四重極基体を作るのに使用される心金を示す。

【図１１】四重極基体を作る工程の一部を示す斜視図で
ある。

【図１２】四重極基体を作る工程の一部を示す斜視図で
ある。

【図１３】四重極基体を作る工程の一部を示す斜視図で
ある。

【図１４】四重極基体を作る工程の一部を示す斜視図で
ある。

【図１５】ブリッジをスパッタ金属から遮蔽するマスク
を示す概略図である。

【図１６】ブリッジをスパッタ金属から遮蔽するマスク
を示す概略図である。

【符号の説明】

２０ 多層四重極質量フィルタ ２２ ガラス四重極基体 ２６ ブリッジ ３０ 極 ３４ 極／ブリッジ境界面 １１０ 心金 １１２ ガラス管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラリス・ダブリュ・ラス，ザ・フォース アメリカ合衆国カリフォルニア州94087サ ニーヴェイル，ウエスト・カーディナル・ ドライヴ・905

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】a.各々がその断面が全般的に双曲線状であ
   る内面を有し平行対向対を成して設置されている偶数個
   の極基体と、極基体の隣接対を接続するブリッジとを備
   えている多重極基体と、 b.極基体の内面に合致するめっき基体と、 c.電気めっき極の断面が全般的に双曲線状になるように
   めっき基体に合致している電気めっき極、とから成る、
   多重極。