JPH10302709A

JPH10302709A - イオン導入装置

Info

Publication number: JPH10302709A
Application number: JP9111007A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyasu Iwanaga; 光恭岩永; Morio Ishihara; 盛男石原
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1997-04-28
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】イオンの方向およびイオンのエネルギをともに
集束させて、多量のイオンを質量分析装置に導入させる
ようにする。【解決手段】プラズマ発生装置１のプラズマによって発
生された試料のイオンが中性粒子とともにインタフェー
ス部の筒状の偏向電場電極群１６内に進入する。電荷を
持つイオンは偏向電場電極群１６が形成する電場の作用
によって、偏向電場電極群１６に沿って偏向されてイオ
ンの方向が集束されるとともに、種々のエネルギを持つ
イオンが集束される。したがって、方向とエネルギに広
がりのある多量のイオンが偏向電場電極群１６から出射
して質量分析装置１４に導入される。電荷を持たない中
性粒子は偏向電場電極群１６の電場の作用を受けないの
で、扇形の偏向電場電極群１６の内壁面に衝突して拡散
する。これにより、ほとんどの中性粒子が偏向電場電極
群１６から出射しなく、質量分析装置には導入されな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば誘導結合プ
ラズマ質量分析装置（以下、ＩＣＰＭＳとも表記す
る）等で用いられ、試料のイオンを質量分析装置に導入
するためのイオン導入装置の技術分野に属し、特にプラ
ズマによって発生された試料のイオンのイオン導入装置
の技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣＰＭＳは、誘導結合プラズマを用
いて試料を励起させて試料からイオンを発生させ、発生
したイオンをノズル、スキマー、およびプルアウトから
なるインターフェイス部を介して質量分析計に導き、こ
の質量分析計によりイオン量を測定することにより、試
料の測定元素を分析するものである。

【０００３】図５は、このようなＩＣＰＭＳの従来の
一例を模式的に示す図である。図中、１はプラズマ発生
装置、２はサンプリングコーン、３はサンプリングコー
ン２に形成されたオリフィス、４はスキマコーン、５は
スキマコーン４に形成されたオリフィス、６はサンプリ
ングコーン２とスキマコーン４との間に画成された第１
室、７はプルアウト、８はプルアウト７に形成されたオ
リフィス、９はスキマコーン４とプルアウト７との間に
画成された第２室、１０は隔壁、１１は隔壁１０に形成
された主スリット、１２はプルアウト７と隔壁１０との
間に画成された第３室、１３は第３室１２に設けられた
真直の筒状のフォーカス電極、１４は試料のイオンが導
入されてこのイオンを分析する質量分析部（以下、ＭＳ
分析部とも表記する）である。プラズマ発生装置１のプ
ラズマ出射口、各オリフィス３,５,８、フォーカス電極
１３、および主スリット１１は中心軸線１５上に整列さ
れている。

【０００４】このように構成された従来のＩＣＰＭＳ
においては、分析時には、第１ないし第３室６,９,１２
内は、それぞれ例えばロータリポンプ等からなる真空ポ
ンプによって排気されて減圧されている。また、ＭＳ分
析部１４も高真空状態にされている。プラズマ発生装置
１によって発生したプラズマに試料（不図示）が導入さ
れると、このプラズマによって試料が励起されてイオン
を発生する。発生した試料のイオンは、サンプリングコ
ーン２のオリフィス３、第１室６、スキマコーン４のオ
リフィス５、第２室９、およびプルアウト７のオリフィ
ス８を通って飛行し、フォーカス電極１３に到達する。
フォーカス電極１３は到達したイオンを主スリット１１
へ向けて集束させるため、試料のイオンは主スリット１
１を通してＭＳ分析部１４に導入される。ＭＳ分析部１
４は、導入された試料のイオンを分析するようになって
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のＩＣＰＭＳにおいては、試料のイオンが飛行す
る際、このイオンだけではなく、多数の中性粒子もイオ
ンが飛行する軌道上を飛行するようになる。そして、中
心軸線１５上でイオンの進行方向と同方向に進行する中
性粒子が、イオンとともにフォーカス電極１３を通って
主スリット１１からＭＳ分析部１４に導入されるように
なる。このため、高真空を要求されるＭＳ分析部１４の
真空度が劣化してしまい、ＭＳ分析部１４の分析感度が
低下するという問題が生じる。

【０００６】また、イオンは比較的高速で飛行するのに
対して、中性粒子は比較的低速で飛行するので、イオン
が中性粒子に衝突する度合いが高くなる。イオンが中性
粒子に衝突すると、途中でイオンの軌道が曲げられて、
主スリット１１からＭＳ分析部に導入されるイオンが少
なくなったり、あるいはイオンの電荷が失われることに
よりイオンの損失が生じたりする。このため、このイオ
ンと中性粒子との衝突によってもＭＳ分析部１４のイオ
ンの検出感度が低下してしまうという問題がある。

【０００７】そこで、プラズマによって発生した試料の
イオンの軌道を偏向させて中性粒子の軌道から単に分離
させるようにした質量分析装置が、特開平７ー７８５９
０号公報により提案されている。この公報に開示されて
いる質量分析装置によれば、中性粒子が直接質量分析装
置に導入されないので、前述の問題はある程度解決する
ことができる。

【０００８】しかしながら、イオンの軌道を偏向させる
ための電極が、４つの棒状の電極をイオンおよび中性粒
子の各経路が十字路を形成するように構成されているだ
けであるので、種々の方向を持つイオンを効果的に集束
して質量分析装置の方へ導入することができないばかり
でなく、種々のエネルギを持つイオンも効果的に集束す
ることができない。このため、試料のイオンの軌道を中
性粒子の経路から分離させることはできても、方向とエ
ネルギに広がりのある多量のイオンを質量分析装置に導
入させることは困難なものとなっており、質量分析装置
の分析感度の向上に限界を生じているという問題があ
る。

【０００９】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、イオンの方向およびイオン
のエネルギをともに集束させて、方向とエネルギに広が
りのある多量のイオンを質量分析装置に導入させること
ができるようにして、質量分析装置の分析感度を向上さ
せることのできるイオン導入装置を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、請求項１の発明は、プラズマによって試料を励起
して試料からイオンを発生し、このイオンを質量分析部
に導入させるインターフェイス部のイオン導入装置にお
いて、前記イオンの方向を偏向させるとともに、前記イ
オンの方向を所定の方向に集束させかつ前記イオンのエ
ネルギを集束させる扇形電場を備えたことを特徴として
いる。

【００１１】また請求項２の発明は、前記扇形電場を発
生するための電極に、前記イオンとともに移動する中性
粒子が偏向されることなく直進して飛び出す出口を設け
たことを特徴としている。更に請求項３の発明は、前記
扇形電場が円筒電場であることを特徴としている。更
に請求項４の発明は、前記扇形電場が球面電場であるこ
とを特徴としている。更に請求項５の発明は、前記扇
形電場がトロイダル電場であることを特徴としている。

【００１２】

【作用】このような構成をした本発明のイオン導入装置
においては、プラズマ発生装置のプラズマによって発生
された試料のイオンが中性粒子とともにインタフェース
部の扇形電場内に進入する。電荷を持つイオンは、扇形
電場の作用によって、扇形電場の扇形状に沿って偏向さ
れる。その場合、扇形電場によって種々の方向のイオン
が１つの方向に集束されるとともに、種々のエネルギを
持つイオンが集束されて、扇形電場から飛び出すように
なる。したがって、方向とエネルギに広がりのある多量
のイオンが扇形電場を発生する偏向電場電極から出射し
て質量分析装置に導入されるようになる。

【００１３】一方、電荷を持たない中性粒子は扇形電場
の作用を受けないので、扇形電場を発生する偏向電場電
極の内壁面に衝突して拡散するようになる。これによ
り、ほとんどの中性粒子が偏向電場電極から出射しな
く、きわめてわずかな量の中性粒子だけが偏向電場電極
から飛び出して質量分析装置に導入されるようになる。
したがって、中性粒子による質量分析装置の真空度の劣
化が防止されるようになる。また、中性粒子が質量分析
装置に導入される量が大幅に低減することから、質量分
析装置へのイオンの導入率が向上する。

【００１４】更に、イオンが移動する軌道とほとんどの
中性粒子が移動する軌道とが異なるので、イオンと中性
粒子とが衝突する度合いがきわめて少なくなる。これに
より、イオンの損失が大幅に抑制されるようになる。

【００１５】このようにして、本発明のイオン導入装置
においては、質量分析装置に方向とエネルギに広がりの
あるイオンが多量に導入されるようになるので、質量分
析装置の分析感度が大幅に向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１は本発明にかかるイオン導入装
置の実施の形態の一例が適用されているＩＣＰＭＳを
模式的に示す、図５と同様の図である。なお、前述の図
５に示す従来のＩＣＰＭＳと同じ構成要素には同じ符
号を付すことにより、その詳細な説明は省略する。

【００１７】図１に示すように、本例のイオン導入装置
は、図５に示すＩＣＰＭＳのイオン導入装置における
フォーカス電極１３の代わりに、偏向電場電極群１６が
第３室１２内に設けられている。この偏向電場電極群１
６は、３組の同心円筒電極から構成される第１ないし第
３電場電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃをイオン通路に順次並
べた配置を有している。

【００１８】図２に詳細に示すように、第１電場電極１
６ａは、円弧状の内側電極１６ａ₁と円弧状の外側電極
１６ａ₂とからなり、これら内、外側電極１６ａ₁,１６
ａ₂は、それぞれの円弧の中心が同心にかつ所定の間隔
を置いて配置されている。そして、第１電場電極１６ａ
は、内、外側電極１６ａ₁,１６ａ₂の間隔の中心が中心
軸線１５上に位置しかつオリフィス８に対向して配置さ
れた入口１６ｄを備えているとともに、この入口１６ｄ
から円弧に沿って延びる部分の先端にある、４５度斜め
下方に向いた第１出口１６ｅと、入口１６ｄから中心軸
線１５に沿って直進して延びる部分の先端にある第２出
口１６ｆとを備えている。

【００１９】また、第２電場電極１６ｂは円弧状の内側
電極１６ｂ₁と円弧状の外側電極１６ｂ₂とからなり、こ
れら内、外側電極１６ｂ₁,１６ｂ₂は、それぞれの円弧
の中心が同心にかつ所定の間隔を置いて配置されてい
る。そして、第２電場電極１６ｂは、第１電場電極１６
ａの第１出口１６ｅに所定間隙を設けて対向して配置さ
れ、４５度斜め上方に向いた入口１６ｇと、入口１６ｄ
から円弧に沿って延びている部分の先端に、４５度斜め
上方に向いた出口１６ｈとを備えている。

【００２０】更に、第３電場電極１６ｃは円弧状の内側
電極１６ｃ₁と円弧状の外側電極１６ｃ₂とからなり、同
様にしてこれら内、外側電極１６ｃ₁,１６ｃ₂は、それ
ぞれの円弧の中心が同心にかつ所定の間隔を置いて配置
されている。そして、第２電場電極１６ｂの出口１６ｈ
に所定の間隙を設けて対向して配置され、４５度斜め下
方に向いた入口１６ｉと、内、外側電極１６ｃ₁,１６ｃ
₂の間隔の中心が中心軸線１５上に位置しかつ主スリッ
ト１１に対向して配置された出口１６ｊとを備えてい
る。その場合、外側電極１６ｃ₂が中心軸線１５を交差
する位置に配置されて第１電場電極１６ａの第２出口１
６ｆに対向するようにされている。

【００２１】このように第１ないし第３電場電極１６
ａ,１６ｂ,１６ｃを所定の間隙を設けて組み合わせると
ともに、これらの第１ないし第３電場電極１６ａ,１６
ｂ,１６ｃがそれぞれ扇形電場を形成することにより、
第１電場電極１６ａの入口１６ｄに入射する種々の飛行
方向のイオンの方向を第３電場電極１６ｃの出口１６ｊ
から中心軸線１５の方向に、イオンの方向を集束させて
出射するとともに、入口１６ｄに入射する所定幅のエネ
ルギを持つイオンを集めて第３電極１６ｃの出口１６ｊ
から出射するという、イオンの方向とエネルギとの２重
集束の機能を有するようにしている。換言すると、この
２重集束の条件を満足するように、第１ないし第３電場
電極１６ａ,１６ｂ,１６ｃが組み合わされている。本例
のイオン導入装置が適用されたＩＣＰＭＳの他の構成
は、従来のＩＣＰＭＳの構成と同じである。

【００２２】このように構成された本例のイオン導入装
置が適用されたＩＣＰＭＳにおいては、従来と同様に
プラズマによって発生された試料のイオンが中性粒子と
ともにプルアウト７のオリフィス８を通って第３室１２
内に進入する。第３室１２内に進入してきたイオンと中
性粒子とは偏向電場電極群１６の第１電場電極１６ａの
入口１６ｄから内、外側電極１６ａ₁,１６ａ₂の円筒状
の間隔内に進入する。この間隔内に進入したイオンは電
荷を持っているので、第１電極１６ａの扇形電場によっ
て円筒状の間隔に沿って斜め下方に偏向されて進み、第
１電場電極１６ａの第１出口１６ｅから第２電場電極１
６ｂの入口１６ｇを通って内、外側電極１６ｂ₁,１６ｂ
₂の円筒状の間隔内に進入する。この間隔内に進入した
イオンは、更に第２電場電極１６ｂの扇形電場により円
筒状の間隔に沿って斜め下方から斜め上方に偏向されて
進み、第２電場電極１６ｂの出口１６ｈから第３電場電
極１６ｃの入口１６ｉを通って内、外側電極１６ｃ₁,１
６ｃ₂の円筒状の間隔内に進入する。この間隔内に進入
したイオンは、更に第３電場電極１６ｂの扇形電場によ
り円筒状の間隔に沿って斜め上方から中心軸線１５方向
に偏向されて進み、第３電場電極１６ｃの出口１６ｊか
ら中心軸線１５方向に出射する。この第３電場電極１６
ｃの出口１６ｊから出射したイオンは、従来と同様に主
スリット１１を通ってＭＳ分析部１４に導入される。こ
うして、偏向電場電極群１６によって、種々の方向のイ
オンが中心軸線１５方向に集束されるようになる。ま
た、第３電極１６ｃの出口１６ｊから出射したイオンの
エネルギも、偏向電場電極群１６によって、種々のエネ
ルギのイオンが集められて主スリット１１を通ってＭＳ
分析部１４に導入される。こうして、偏向電場電極群１
６によって、種々のエネルギのイオンが集束されてＭＳ
分析部１４に導入されるようになる。

【００２３】一方、第１電場電極１６ａ内にイオンとと
もに進入した中性粒子は電荷を持っていないので、第１
電場電極１６ａの扇形電場の作用を受けない。したがっ
て、ほとんどの中性粒子が、中心軸線１５方向に直進し
て第１電場電極１６ａの第２出口１６ｆから飛び出し、
飛び出した中性粒子は第３電場電極１６ｃの外側電極１
６ｃ₂の外周壁に衝突して第３室１２内に拡散する。ま
た、残りのわずかな中性粒子は、第１電場電極１６ａの
内、外側電極１６ａ₁,１６ａ₂の各内壁、第２電場電極
１６ｂの内、外側電極１６ｂ₁,１６ｂ₂の各内壁、およ
び第３電場電極１６ｃの内、外側電極１６ｃ₁,１６ｃ₂
の各内壁に繰り返し衝突して拡散し、更にはその中性粒
子の一部が第１電場電極１６ａと第２電場電極１６ｂと
の間隙あるいは第２電場電極１６ｂと第３電場電極１６
ｃの間隙から偏向電場電極群１６外に方々へ拡散するよ
うになり、第３電場電極１６ｃの出口１６ｊから出射す
る中性粒子はきわめて微量となる。このため、主スリッ
ト１１からＭＳ分析部１４に粒子ビームとして進入する
中性粒子はきわめてわずかなものとなる。

【００２４】更に、このようにイオンが移動する軌道と
ほとんどの中性粒子が移動する軌道とが異なるととも
に、きわめてわずかな中性粒子のみがイオンと同じ軌道
を並進するだけであるので、イオンと中性粒子とが衝突
する度合いがきわめて少なくなる。これにより、イオン
の損失が大幅に抑制されるようになる。

【００２５】この例のイオン導入装置によれば、ＭＳ分
析部１４に導入される中性粒子が、従来に比べて大幅に
減少するので、ＭＳ分析部１４の真空度が劣化すること
はなく、高真空度に保持することができるようになる。
また、イオンの移動する軌道とほとんどの中性粒子の移
動する軌道とが異なるため、イオンと中性粒子とが並進
する機会が少なくなり、これらの衝突する度合いが低減
する。これにより、イオンと中性粒子との衝突によるイ
オンの損失を少なくできる。更に、中性粒子が主スリッ
ト１１を通過する量が大幅に低減するので、主スリット
１１のイオンの通過率が向上する。

【００２６】したがって、この例のイオン導入装置で
は、ＭＳ分析部１４に方向とエネルギに広がりのあるイ
オンを多量に導入することができるようになるので、Ｍ
Ｓ分析部１４の分析感度を大幅に向上させることができ
る。

【００２７】図３（ａ）ないし（ｄ）は、それぞれ本発
明のイオン導入装置の実施の形態の他の例を示す、図２
と同様の図である。なお、図２に示す例のイオン導入装
置と同じ構成要素には、同じ符号を付すことにより、そ
の詳細な説明は省略する。

【００２８】図３（ａ）に示す例のイオン導入装置は、
偏向電場電極群１６の第１電場電極１６ａにおける外側
電極１６ａ₁が前述の図１および図２に示す例の外側電
極１６ａ₁の第２出口１６ｆを省略されたものとなって
いる。この例のイオン導入装置の他の構成は、図１およ
び図２に示す例と同じである。

【００２９】この例のイオン導入装置においては、第１
電場電極１６ａの入口１６ｄにイオンとともに進入して
きた中性粒子は、前述の例のわずかな中性粒子の場合と
同様に、第１電場電極１６ａの内、外側電極１６ａ₁,１
６ａ₂の各内壁、第２電場電極１６ｂの内、外側電極１
６ｂ₁,１６ｂ₂の各内壁、および第３電場電極１６ｃの
内、外側電極１６ｃ₁,１６ｃ₂の各内壁に繰り返し衝突
して拡散し、更にはその中性粒子の一部が第１電場電極
１６ａと第２電場電極１６ｂとの間隙あるいは第２電場
電極１６ｂと第３電場電極１６ｃの間隙から偏向電場電
極群１６外に方々へ拡散するようになり、第３電場電極
１６ｃの出口１６ｊから出射する中性粒子はきわめて微
量となる。このため、主スリット１１からＭＳ分析部１
４に進入する中性粒子はきわめてわずかなものとなる。

【００３０】また、中性粒子が内、外側電極１６ａ₁,１
６ａ₂;１６ｂ₁,１６ｂ₂;１６ｃ₁,１６ｃ₂の各内壁に衝
突すると、中性粒子の一部はこれらの内壁に付着するよ
うになる。したがって、第１ないし第３電場電極１６
ａ,１６ｂ,１６ｃをヒータ等で加熱することにより、内
壁に付着した中性粒子を焼き出すようにする。

【００３１】この例のイオン導入装置の他の作用効果
は、図１および図２に示す例と同じである。

【００３２】また、図３（ａ）に示す例のイオン導入装
置１６では、３つの第１ないし第３電場電極１６ａ,１
６ｂ,１６ｃを組み合わせているが、図３（ｂ）に示す
例のイオン導入装置は、第２電場電極１６ｂをその左右
中央部に間隙を設けて２つの電場電極１６ｂ′,１６
ｂ″に分割構成することにより、４つの第１、第２、第
２′、および第３電場電極１６ａ,１６ｂ′,１６ｂ″,
１６ｃ,を組み合わせている。この例のイオン導入装置
の他の構成、および作用効果は、図３（ａ）に示す例と
同じである。

【００３３】更に、図３（ａ）に示す例のイオン導入装
置１６では、３つの第１ないし第３電場電極による回転
半径がともに同じに設定されているが、図３（ｃ）に示
す例のイオン導入装置は、２つの第２および第３電場電
極１６ｂ,１６ｃによるイオンの回転半径が第１電場電
極１６ａによる回転半径より小さく設定されている。こ
れにより、イオンのビーム幅が縮小されてイオンの密度
が大きくなり、偏向電場電極群１６のレンズ作用の縮小
率が大きくなる。また、図示しないが、例えば２つの第
１および第２電場の回転半径を第３電場の回転半径より
小さくすることにより、偏向電場電極群１６のレンズ作
用の縮小率を小さくすることもできる。このように、イ
オン回転半径の異なる電場を適宜組み合わせることによ
り、レンズ作用の縮小率を変化させることができる。こ
の例のイオン導入装置の他の構成および他の作用効果
は、図３（ａ）に示す例と同じである。

【００３４】図３（ｄ）に示す例のイオン導入装置は、
偏向電場電極群１６が図３（ｂ）に示す例のイオン導入
装置の左半分の第１、第２電場電極１６ａ,１６ｂ′で
構成されている。この偏向電場電極群１６では、イオン
の入射方向とイオンの出射方向とは同じであるが、イオ
ンの入射軸とイオンの出射軸とが異なる。これにより、
主スリット１１の位置、すなわちＭＳ分析部１４のイオ
ン導入位置を中心軸線１５から外した所望の位置に設定
することができる。この例のイオン導入装置の他の構成
および他の作用効果は、図３（ｂ）に示す例と同じであ
る。

【００３５】図４（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発
明のイオン導入装置の実施の形態の更に他の例を示す、
図２と同様の図である。なお、図２に示す例のイオン導
入装置と同じ構成要素には、同じ符号を付すことによ
り、その詳細な説明は省略する。

【００３６】図４（ａ）に示す例のイオン導入装置の偏
向電場電極群１６は、所定間隔をおいて配置され、９０
゜の偏向角を与える半径ｒとｒ′の一対の同心球面電極
からなる内、外側電極１６ｍ₁,１６ｍ₂により、球面電
極１６ｍとして構成されており、これらの内、外側電極
１６ｍ₁,１６ｍ₂により球面電場が形成される。電荷を
持つイオンは、これらの内、外側電極１６ｍ₁,１６ｍ₂
の球面電場の作用により９０゜曲げられて、その出射方
向が入射方向に対して直角となる。また、電荷を持たな
い中性粒子はこれらの内、外側電極１６ｍ₁,１６ｍ₂の
球面電場の作用を受けず、内、外側電極１６ｍ₁,１６ｍ
₂の内壁に衝突し、この衝突を繰り返して拡散する。

【００３７】これにより、内、外側電極１６ｍ₁,１６ｍ
₂の出口から中性粒子がほとんど出射されなくなり、イ
オンが内、外側電極１６ｍ₁,１６ｍ₂の２重集束作用に
より方向とエネルギとを集束されて出射するようにな
る。また、偏向電場電極群１６のイオンの入射方向とイ
オンの出射方向とを９０゜変えることができ、入射方向
で中心軸線１５方向に対して、ＭＳ分析部１５４の導入
口である主スリット１１の位置および方向を９０゜異な
る方向に設定することができる。また、焦点距離調整用
のレンズ等を組み合わせることにより、収束点を自由に
設定することができる。この例のイオン導入装置の他
の構成および他の作用効果は、図３（ａ）に示す例と同
じである。

【００３８】この図４（ａ）に示す例のイオン導入装置
では、同心球面電極１６ｍにより球面電場を発生させ、
イオンを９０゜偏向するようにしているが、図４（ｂ）
に示す例のイオン導入装置は、所定間隔をおいて配置さ
れ、２７０゜の偏向角を与える一対の同一半径ｒの球面
電極からなる、内、外側電極１６ｎ₁,１６ｎ₂によりト
ロイダル電極１６ｎとして構成されており、これらの
内、外側電極１６ｎ₁,１６ｎ₂によりトロイダル電場が
形成される。この例の場合は、イオンは内、外側電極１
６ｎ₁,１６ｎ₂のトロイダル電場の作用により、２７０
゜偏向されて出射するようになる。この例のイオン導入
装置の他の構成および他の作用効果は、図４（ａ）に示
す例と同じである。

【００３９】なお、図３（ｂ）ないし（ｄ）と図４
（ａ）および（ｂ）とに示す各例のイオン導入装置で
は、いずれも、図１および図２に示す例の、中心軸線１
５方向に移動する中性粒子が飛び出す出口１６ｆが設け
られていないが、この出口１６ｆを設けることもでき
る。

【００４０】また、図１に示す例のイオン導入装置で
は、偏向電場電極群１６を、プルアウト７と主スリット
１１を有する隔壁１０との間の第３室１２に設けるよう
にしているが、偏向電場電極群１６は、サンプリングコ
ーン２とスキマコーン４との間の第１室６、あるいはス
キマコーン４とプルアウト７との間の第２室９に設ける
ことができるとともに、これらの第１ないし第３室６,
９,１２のうち、２室あるいは全室に設けることもでき
る。更に、図２および図３（ａ）ないし（ｄ）と図４
（ａ）および（ｂ）とに示す各偏向電場電極群を適宜組
み合わせて設けることもできる。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のイオン導入装置によれば、円筒電場、球面電場、およ
びトロイダル電場等の扇形電場によって、イオンの方向
とエネルギとをともに集束するようにしているので、方
向とエネルギに広がりのある多量のイオンを質量分析装
置に導入することができるようになる。

【００４２】また、ほとんどの中性粒子を偏向電場電極
によって拡散させて質量分析装置に導入させないように
しているので、中性粒子による質量分析装置の真空度の
劣化を防止できるようになる。また、質量分析装置に導
入される中性粒子の量が大幅に低減することから、質量
分析装置へのイオンの導入率を向上させることができ
る。

【００４３】更に、イオンが移動する軌道とほとんどの
中性粒子が移動する軌道とを異なるようにしているの
で、イオンと中性粒子とが衝突する度合いをきわめて少
なくできる。これにより、イオンの損失を大幅に抑制で
きるようになる。

【００４４】このようにして、本発明のイオン導入装置
によれば、質量分析装置に方向とエネルギに広がりのあ
るイオンを多量に導入できるようになるので、質量分析
装置の分析感度を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるイオン導入装置の実施の形態
の一例を示す図である。

【図２】図１に示す例のイオン導入装置の偏向電場電
極群を拡大して示す図である。

【図３】本発明のイオン導入装置の偏向電場電極群の
他の例を示す、図２と同様の図である。

【図４】本発明のイオン導入装置の偏向電場電極群の
更に他の例を示す、図２と同様の図である。

【図５】従来のＩＣＰＭＳの一例を示す図である。

【符号の説明】

１…プラズマ発生装置、２…サンプリングコーン、３…
オリフィス、４…スキマコーン、５……オリフィス、６
…第１室、７…プルアウト、８…オリフィス、９…第１
室、１０…隔壁、１１…主スリット、１２…第２室、１
４…質量分析部（ＭＳ分析部）、１６…偏向電場電極
群、１６ａ…第１電場電極、１６ｂ…第２電場電極、１
６ｃ…第３電場電極、１６ｄ…入口、１６ｆ…第２出
口、１６ｊ…出口、１６ｍ…球面電極、１６ｎ…トロイ
ダル電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマによって試料を励起して試料か
らイオンを発生し、このイオンを質量分析部に導入させ
るインターフェイス部のイオン導入装置において、前記イオンの方向を偏向させるとともに、前記イオンの
方向を所定の方向に集束させかつ前記イオンのエネルギ
を集束させる扇形電場を備えたことを特徴とするイオン
導入装置
【請求項２】前記扇形電場を発生するための電極に、
前記イオンとともに移動する中性粒子が偏向されること
なく直進して飛び出す出口を設けたことを特徴とする請
求項１記載のイオン導入装置。
【請求項３】前記扇形電場は円筒電場であることを特
徴とする請求項１または２記載のイオン導入装置。
【請求項４】前記扇形電場は球面電場であることを特
徴とする請求項１または２記載のイオン導入装置。
【請求項５】前記扇形電場はトロイダル電場であるこ
とを特徴とする請求項１または２記載のイオン導入装
置。