JPS58172854A - Flying time ion mass spectrograph - Google Patents

Flying time ion mass spectrograph

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JPS58172854A
JPS58172854A JP57055059A JP5505982A JPS58172854A JP S58172854 A JPS58172854 A JP S58172854A JP 57055059 A JP57055059 A JP 57055059A JP 5505982 A JP5505982 A JP 5505982A JP S58172854 A JPS58172854 A JP S58172854A
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JP
Japan
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electrode
ion
energy analysis
hole
ions
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Shuzo Hattori
内田悦行
Etsuyuki Uchida
服部秀三
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Nagoya University NUC
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/26Mass spectrometers or separator tubes
    • H01J49/34Dynamic spectrometers
    • H01J49/40Time-of-flight spectrometers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the sensibility and resolution, by providing an ion accelerator and a plurality of energy analyzing means where the analyzing means is constructed with an outer cylindrical electrode and an inner cylindrical electrode while providing an electrode for passing ion through an ion incident hole during predetermined time width. CONSTITUTION:An ion accelerating step A and an energy analyzing steps B1- B5 are constructed with an inner cylindrical electrode 1 and an outer cylindrical electrode 2 arranged coaxially. The electrode 1 is provided with a circular inlet slit 3 and a circular outlet slit 4 while an incident hole 6 provided with a timing electrode 5 is provided at the inlet end C1 of the initial analyzing step B1 and an outlet hole 7 is made at the exit end D5 of the final analyzing step B5. The accelerating step (A) is coupled through an ion inlet hole 10 to an ion generating source 9 connected with the exhaust system 8. An ion detector 11 is arranged at the rear of said hole 7 and coupled with the exhaust system 12. The detector 11 connected with the power source is connected through an amplifier 14 with an oscillograph. A timing pulse generator 16 is connected with the electrode 5 and the oscillograph 15, to analyze with high sensibility and resolution.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、イオン質量を分析する質量分析装置に関する
もので、1特にエネルギーを与えられたイオンの飛行時
開の差を用いてイオン質量を分別分析する飛行時間型イ
オン質量分析装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a mass spectrometer that analyzes ion mass, and particularly relates to a time-of-flight ion mass spectrometer that differentially analyzes ion mass using the difference in opening during flight of energized ions. This relates to a mass spectrometer.

従来の飛行時間型イオン質量分析装置は、その原理がダ
ブル・シー・ウィリー(W、 C,Wiley)とアイ
・エイチ・マクラレン(1、H,McLaren)とに
よってザ・レヒュー・オフ・サイエンティフィ・ンク・
インス′ンルメンツ(Rev、 Sci、 I n5t
r、、 26巻、12号、1150頁−1157頁、1
955年)に述べ1←:れている。
The principle of the conventional time-of-flight ion mass spectrometer was developed by Double C. Wiley and I.H. McLaren.・Nuku・
Instruments (Rev, Sci, In5t
r,, Vol. 26, No. 12, pp. 1150-1157, 1
955) 1←: It is said.

すなわち、従来の装置では、イオンが偏向軌道を画かず
イオン加速室から直線的な飛行軌道を画きイオン検出器
に到達するようになっており、高い分解能を得るべく飛
行距離を長くとると、検出できるイオンの入射時の立体
角が飛行距離の2乗に反比例して小さくなるとともに、
イオン検出信号が減少するという問題、αがある。さら
にイオンの初期エネルギーがそろえられないため、この
初期エネルギーの分布がそのまま分解能に影響するとい
う問題点があることにより、高感度かつ高分解能が得ら
れないという欠点をもっていた。
In other words, in conventional devices, ions do not follow a deflected trajectory, but instead follow a straight flight trajectory from the ion acceleration chamber to reach the ion detector.If the flight distance is increased to obtain high resolution, the detection As the solid angle of the incident ions decreases in inverse proportion to the square of the flight distance,
There is a problem, α, in which the ion detection signal decreases. Furthermore, since the initial energies of the ions cannot be made uniform, there is a problem in that the distribution of this initial energy directly affects the resolution, which has the disadvantage that high sensitivity and high resolution cannot be obtained.

そのため、飛行時開型イオン質量分析装置は、分析時間
が短く時間的に変化するイオン密度の解析に有用である
などの特徴をもつにもかかわらず、四重極型イオン質量
分析装置に比して応用が広く開けることがなかった。
Therefore, although open-in-flight ion mass spectrometers have short analysis times and are useful for analyzing temporally varying ion densities, they are not as effective as quadrupole ion mass spectrometers. Therefore, it was not widely applicable.

本発明は、従来の飛行時間型イオン質量分析装置の上記
欠点を排除し、高感度かつ高分解能の飛行時間型イオン
質量分析装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of conventional time-of-flight ion mass spectrometers and to provide a time-of-flight ion mass spectrometer with high sensitivity and high resolution.

このため、本発明の飛行時間型イオン質量分析装置は、
イオンの加速手段と、この加速手段で加速されたイオン
を通す入射孔と、該加速手段により加速されたイオンを
所要の角をもって放射・集束することによりてエネルギ
ーの分析を行なう複数のエネルギー分析段と、該エネル
ギー分析段の最終段に配置された出射孔と、該出射孔を
通過するイオンを検出するイオン検出手段とをそなえ、
該エネルギー分析段が、該エネルギー分析段の外極とし
て作用する外部円筒電極と、該外部円筒電極の軸上に配
設され且つ該エネルギー分析段の内極として作用する内
部円筒電極とをそなえて構成され、該内部円筒電極が、
該内部円筒電極と該外部円筒電極とに印加される反射電
位により、該軸上を該エネルギー分析段の入口端におい
て通過したイオンを該外部円筒電極側に通過せしめる入
口スリットと、入射した該イオンを該外部円筒電極によ
り反射してイオンを該エネルギー分析段の出口端におい
て集束させる軌道上に開口された出口スリットとをそな
えて構成されるとともに、該入射孔に所要の時間幅だけ
イオンを通すタイミング電極が設けられたことを特徴と
している。
Therefore, the time-of-flight ion mass spectrometer of the present invention
An ion accelerating means, an entrance hole through which ions accelerated by the accelerating means pass, and a plurality of energy analysis stages for analyzing energy by emitting and focusing the ions accelerated by the accelerating means at a required angle. , an exit hole disposed at the final stage of the energy analysis stage, and ion detection means for detecting ions passing through the exit hole,
The energy analysis stage has an outer cylindrical electrode that acts as an outer pole of the energy analysis stage and an inner cylindrical electrode that is disposed on the axis of the outer cylindrical electrode and acts as an inner pole of the energy analysis stage. configured, the inner cylindrical electrode comprising:
an entrance slit that allows ions that have passed on the axis at the entrance end of the energy analysis stage to pass through to the external cylindrical electrode side by a reflected potential applied to the internal cylindrical electrode and the external cylindrical electrode; an exit slit opened on a trajectory that reflects the ions by the external cylindrical electrode and focuses the ions at the exit end of the energy analysis stage, and allows ions to pass through the entrance hole for a required time width. It is characterized by the provision of timing electrodes.

本発明において用いられている同軸円筒電極を用いたエ
ネルギー分析段は、イー・プラウ) (E、 B 1a
uth)によって電子エネルギースペクトルを得る目的
で考えられたものと同様のものであって、ツァイトシュ
リフト・フユール・フイジーク(Z、Phys、、  
147巻。
The energy analysis stage using coaxial cylindrical electrodes used in the present invention is E.
It is similar to the one devised for the purpose of obtaining the electron energy spectrum by
Volume 147.

228頁−240頁、1957年)に公表されている。228-240, 1957).

このようなエネルギー分析段を飛行時間型イオン質量分
析装置の飛行軌道に採用するという本発明の主旨によれ
ば、反射電位によりイオンに偏向軌道を画かせる二次集
束配置となっているために、イオンが入射時の大きな立
体角で集束し、かつ飛行時間を長くしてもその立体角を
そこなうことなくイオンが検出できる点と、初期エネル
ギーのそろったイオンのみが出射孔に達する軌道を画く
ため、検出できるイオンは初期エネルギーのそろったイ
オンのみである点とにより、高感度かつ高分解能が得ら
れるという利点をもっている。
According to the gist of the present invention, in which such an energy analysis stage is employed in the flight trajectory of a time-of-flight ion mass spectrometer, since it has a secondary focusing arrangement that allows ions to draw a deflection trajectory using reflected potential, The reason is that the ions are focused at a large solid angle at the time of incidence, and that the ions can be detected without losing the solid angle even if the flight time is long, and that only ions with the same initial energy form a trajectory that reaches the exit hole. This method has the advantage that high sensitivity and high resolution can be obtained because the only ions that can be detected are those with the same initial energy.

また、本発明によるイオン質量分析装置の相対質量数(
分析されるイオンの質量数と分解される質量差との比)
はエネルギー分析段の全長とタイミング電極の電極間距
離の比にほぼ等しいので、タイミング電極を小型化する
ことにより相対質量数の大きいイオン質量分析装置を小
型に作ることができるという利点をももっている。
Furthermore, the relative mass number (
ratio of mass number of ions analyzed to mass difference resolved)
Since is approximately equal to the ratio of the total length of the energy analysis stage to the distance between the timing electrodes, it also has the advantage that by miniaturizing the timing electrodes, it is possible to create compact ion mass spectrometers with large relative mass numbers. .

以下、本発明の一実施例を図面について説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図は本発明の一実施例としての飛行時間型イオン質量分
析装置を示すもので、第1図はそのイオン発生源に連結
して出力をオシログラフ上に表示した場合の概略図、第
2図はそのタイミング電極と駆動回路の詳細な構造を示
す説明図、第3図はその要部を示す概略図、第4〜6図
はいずれもその作用を説明するためのグラフである。
The figures show a time-of-flight ion mass spectrometer as an embodiment of the present invention. Fig. 1 is a schematic diagram of the device connected to its ion source and its output is displayed on an oscilloscope, and Fig. 2 3 is an explanatory diagram showing the detailed structure of the timing electrode and drive circuit, FIG. 3 is a schematic diagram showing the main parts thereof, and FIGS. 4 to 6 are graphs for explaining the operation thereof.

第1図において、構成ならびに配置を示すと、イオン加
速段Aとこれに連結されたエネルギー分析段B1〜B5
の5段とは同軸に配置された内部円筒電極1と外部円筒
電極2とから成り、内部円筒電極1には円形入口スリッ
ト3と円形出口スリット4とが設けられ、エネルギー分
析段初段B1の入口端C1にはタイミング電極5をそな
えた入射孔6が、また最終段B5の出口端D5には出射
孔7が設けられている。
In FIG. 1, the configuration and arrangement are shown as follows: ion acceleration stage A and energy analysis stages B1 to B5 connected thereto.
The five stages consist of an inner cylindrical electrode 1 and an outer cylindrical electrode 2 arranged coaxially, and the inner cylindrical electrode 1 is provided with a circular inlet slit 3 and a circular outlet slit 4, and the inlet of the first stage B1 of the energy analysis stage is An entrance hole 6 with a timing electrode 5 is provided at the end C1, and an exit hole 7 is provided at the exit end D5 of the final stage B5.

なお、エネルギー分析段B1の出口端D1と、次段のエ
ネルギー分析段B2の入口端C2とは同一の位置を示し
、各エネルギー分析段81〜B5において順次この関係
は維持されている。
Note that the outlet end D1 of the energy analysis stage B1 and the inlet end C2 of the next energy analysis stage B2 are at the same position, and this relationship is maintained sequentially in each of the energy analysis stages 81 to B5.

イオン加速段Aは、排気系8に連なったイオン発生源9
とイオン取り入れ孔10を介しで連結されている。
The ion acceleration stage A includes an ion generation source 9 connected to an exhaust system 8.
The ion intake hole 10 is connected to the ion intake hole 10.

エネルギー分析段の最終段B5の出射孔7の後にイオン
検出器11が配置され、イオン加速段A、エネルギー分
析段B1〜B5の5段およびイオン検出器11が共に排
気系12に連なっている。
An ion detector 11 is disposed after the exit hole 7 of the final stage B5 of the energy analysis stage, and the five stages of the ion acceleration stage A, the energy analysis stages B1 to B5, and the ion detector 11 are all connected to the exhaust system 12.

イオン検出器印加電源13と接続されたイオン検出器1
1は、増幅器14を介してオシログラフ15に接続され
ている。
Ion detector 1 connected to ion detector application power source 13
1 is connected to an oscilloscope 15 via an amplifier 14.

タイミングパルス発生器16は、タイミング電極板5と
オシログラフ15とに接続されている。
Timing pulse generator 16 is connected to timing electrode plate 5 and oscilloscope 15 .

第1図において、動作を説明すると、タイミング電極5
の作用により入射孔6がらエネルギー分析段B1〜B5
に入ったイオン(ここでは陽イオン)は、内部円筒電極
1と外部円筒電極2に印加した反射電位17の作用によ
り円形入口スリット3と円形出口スリット4を通過する
二次集束のイオン軌道18を画いて、エネルギー分析段
B1〜B5を5段通過したのち出射孔7から出てイオン
検出器11で検出される。
In FIG. 1, to explain the operation, the timing electrode 5
Due to the action of the entrance hole 6, the energy analysis stages B1 to B5
The entering ions (positive ions in this case) have a secondary focused ion trajectory 18 passing through the circular entrance slit 3 and the circular exit slit 4 due to the action of the reflected potential 17 applied to the inner cylindrical electrode 1 and the outer cylindrical electrode 2. After passing through five energy analysis stages B1 to B5, the light exits from the exit hole 7 and is detected by the ion detector 11.

入射孔6には、イオン発生源9がらイオン加速段Aに入
ったイオンのうち、内部円筒電極1に印加した加速電位
19ならびに内部円筒電極1と外部円筒電極2とに印加
した反射電位17の作用により、円形入口スリット3と
円形出口スリット4とを通過する二次集束のイオン軌道
18を画く初期エネルギーのそろったイオンのみが到達
する。
Of the ions that entered the ion acceleration stage A from the ion source 9, the entrance hole 6 receives the acceleration potential 19 applied to the inner cylindrical electrode 1 and the reflected potential 17 applied to the inner cylindrical electrode 1 and the outer cylindrical electrode 2. As a result of this action, only ions with uniform initial energies that define a secondary focused ion trajectory 18 passing through the circular entrance slit 3 and the circular exit slit 4 arrive.

イオン検出器11で検出され、増幅器14で増幅された
イオン検出信号2oは、タイミングパルス発生器16か
らのタイミングパルス信号21と同時にオシログラフ1
5上に表示される。 かくしで、入射孔6カ・らイオン
検出器11までのイオンの飛行時間が、イオン検出信号
20のタイミングパルス信号21がらの時開遅れtとし
て観測される。
The ion detection signal 2o detected by the ion detector 11 and amplified by the amplifier 14 is sent to the oscilloscope 1 at the same time as the timing pulse signal 21 from the timing pulse generator 16.
5 will be displayed on the screen. In this way, the flight time of ions from the entrance hole 6 to the ion detector 11 is observed as the time delay t of the timing pulse signal 21 of the ion detection signal 20.

第2図は、タイミング電極5とその駆動回路の詳細な構
造を説明するものである。
FIG. 2 explains the detailed structure of the timing electrode 5 and its driving circuit.

第2図において、符号51.52,53,54はアルミ
ナセラミック板であって、焼成前の練和生乾燥状態で符
号52,53.54の原材料表面にそれぞれメタライズ
インクを塗布し、同じく練和半乾燥したアルミナセラミ
ック板51の原材料でおおい焼成すると、メタライズイ
ンクは導体化し符号S 5,56.57の平行平板電極
となり、全体は一体化してタイミング電極板5を形成す
る。
In Fig. 2, numerals 51, 52, 53, and 54 are alumina ceramic plates, and metallizing ink is applied to the surfaces of the raw materials 52, 53, and 54, respectively, in a kneaded and dry state before firing, and the same is kneaded. When the raw material of the semi-dried alumina ceramic plate 51 is fired, the metallized ink becomes conductive and becomes a parallel plate electrode with the symbol S5, 56.57, and the whole is integrated to form the timing electrode plate 5.

小円孔6はタイミング電極板5の中央に開けられたイオ
ンの入射孔であって、平行平板電極55.57を内部円
筒電極1と同電位とし平行平板電極56に電圧を加える
と小円孔6中に不平等電界が発生し、そこを通過するイ
オンは偏向されて集束軌道から外れ、次のエネルギー分
析段B1〜B5を通過することができな(1゜ 第2図中のNPN)ランジスタ161を含む回路はタイ
ミングパルス発生器16の出力段の一部であって、端子
162に電圧が加えられないときは、トランジスタ16
1は深くバイアスされていて平行平板電極56には+2
0Vが加えられている。端子162に正電圧が加えられ
ると、トランジスタ161には飽和電流が流れ、平行平
板電極56は内部円筒電極1と同電位となり、小円孔6
を通過するイオンは次のエネルギー分析段81〜B5を
通過することができる。
The small circular hole 6 is an ion entrance hole opened in the center of the timing electrode plate 5, and when the parallel plate electrodes 55 and 57 are set at the same potential as the internal cylindrical electrode 1 and a voltage is applied to the parallel plate electrode 56, the small circular hole is opened. 6, an unequal electric field is generated, and the ions passing through it are deflected and deviate from the focused trajectory, and are unable to pass through the next energy analysis stages B1 to B5 (1° NPN in Fig. 2). The circuit including 161 is part of the output stage of timing pulse generator 16, and when no voltage is applied to terminal 162, transistor 16
1 is deeply biased and the parallel plate electrode 56 has +2
0V is applied. When a positive voltage is applied to the terminal 162, a saturation current flows through the transistor 161, the parallel plate electrode 56 becomes the same potential as the inner cylindrical electrode 1, and the small circular hole 6
The ions passing through can pass through the next energy analysis stages 81 to B5.

ところで、第3〜6図は、本発明の装置の実験例を示す
もので、内部円筒電極1に電位■lを印加し外部円筒電
極2に電位v2を印加するとともに、加速電極A1に電
位■。を印加するようになっている。
By the way, FIGS. 3 to 6 show experimental examples of the apparatus of the present invention, in which a potential ■l is applied to the internal cylindrical electrode 1, a potential v2 is applied to the external cylindrical electrode 2, and a potential ■l is applied to the accelerating electrode A1. . is applied.

イオン入射角αは、入射角のずれΔαを含み42.3±
2 、5 (deg)に設定しであるので、第4図に示
すように、集束点までの長さZ。の変化が小さく、また
飛行時間第八Tも小さい。(第5図参照)イオン軌道の
軸からの最大径rmは、a=42.3(deg)ではr
m= 1 、8 r、  どなっている。 ここで、符
号r1 は内部円筒電極1の内径であって、10(mm
)に設定しである。       、。
The ion incidence angle α is 42.3± including the deviation Δα of the incidence angle.
Since it is set to 2.5 (deg), the length Z to the focal point is as shown in FIG. The change in is small, and the flight time 8th T is also small. (See Figure 5) The maximum diameter rm from the axis of the ion orbit is r when a = 42.3 (deg).
m = 1, 8 r, howling. Here, the symbol r1 is the inner diameter of the inner cylindrical electrode 1, which is 10 (mm
). ,.

また、外部円筒電極2の内径r2は20(ma+)とな
っており、一段当りの長さZ。は、Zo=6.Ir、ど
なっている。
Furthermore, the inner diameter r2 of the external cylindrical electrode 2 is 20 (ma+), and the length Z per step. is Zo=6. Ir, I'm yelling.

加速電極A1の電位V。と、内部および外部円筒電極1
.2の各電位V、、V2とには次の関係がある。
Potential V of accelerating electrode A1. and inner and outer cylindrical electrodes 1
.. The potentials V, , V2 of 2 have the following relationship.

Vo=1.88(V、−V2) ここで、減速電圧の変化△V、(%)を小さくすること
によって、第6図に示すように、集束点までの長さZo
(mn+)の変化を小さくすることができる。
Vo = 1.88 (V, -V2) Here, by reducing the change in deceleration voltage △V, (%), the length to the focal point Zo can be reduced as shown in Figure 6.
The change in (mn+) can be made small.

この実験例において、イオンを集束させるには、初期エ
ネルギー差を103以下にしなければならず、入射角α
の幅を狭くすることによって、エネルギー分解能は20
以上にすることができるのである。
In this experimental example, in order to focus the ions, the initial energy difference must be less than 103, and the incident angle α
By narrowing the width of
It is possible to do more than that.

なお、第3図の実験例では、タイミング電極に針状電極
が用いられているが、この形状では妨害電界の寸法を3
mm以下にすることができなかった。第2図実施例中の
タイミング電極のごとく平行平板電極とし電極間隔と小
孔6の寸法を0.5ωmとすることにより妨害電界の寸
法は、0.5+oa+となり分析装置の小型化が達成さ
れた。       1 また、イオンとしては陽イオンに限らず、陰イオンを用
いてもよく、この場合は各電源17.19および電極5
の電圧を適宜設定すればよい。
In the experimental example shown in Figure 3, a needle-shaped electrode is used as the timing electrode, but with this shape, the size of the disturbance electric field is
It was not possible to make it less than mm. By using parallel plate electrodes like the timing electrodes in the example in FIG. 2 and setting the electrode spacing and the size of the small hole 6 to 0.5 ωm, the size of the disturbance electric field becomes 0.5+oa+, and the analyzer can be miniaturized. . 1 In addition, the ions are not limited to cations, but anions may also be used. In this case, each power source 17.19 and the electrode 5
The voltage may be set appropriately.

以上詳述したように本発明の飛行時間型イオン質量分析
装置によれば、イオンの二次集束条件を満たす初期エネ
ルギーのそろったイオンのみが、入射時の立体角をそこ
なうことなくイオン検出器で検出されるために、感度な
らびに分解能が高まるという効果かえられる。
As detailed above, according to the time-of-flight ion mass spectrometer of the present invention, only ions with uniform initial energy that satisfy the ion secondary focusing conditions can be detected by the ion detector without damaging the solid angle at the time of incidence. This has the effect of increasing sensitivity and resolution.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図は、本発明の一実施例としての飛行時間型イオン質量
分析装置を示すもので、第1図はその概略図、第2図は
そのタイミング電極および駆動回路の詳細な構造を示す
説明図、第3図はその要部を示す概略図、第4〜6図は
いずれもその作用を説明するためのグラフである。 1・・内部円筒電極、2・・外部円筒電極、3・・円形
入口スリット、4・・円形出口スリット、5・・タイミ
ング電極、6・・入射孔、7・・出射孔、8・・排気系
、9・・イオン発生源、10・・イオン取り入れ孔、1
1・・イオン検出手段を構成するイオン検出器、12・
・排気系、13・・イオン検出器臼jJD電源、14・
・イオン検出手段を構成する増幅器、15・・オシログ
ラフ、16・・タイミングノくルス発生器、17・・反
射電位、18・・イオン軌道、19・・カロ速電位、2
0・・イオン検出信号1.21・・タイミングパルス信
号、51.52.53.54−アルミナセラミック板、
55,56.57・・平行平板電極、161・・NPN
)ランジスタ、162・・端子、A・・イオン加速段、
A1・・加速電極、81〜B5・・エネルギー分析段。 代理人 弁理士  飯 沼 義 彦
The figures show a time-of-flight ion mass spectrometer as an embodiment of the present invention; FIG. 1 is a schematic diagram thereof, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing the detailed structure of its timing electrode and drive circuit; FIG. 3 is a schematic diagram showing the main part thereof, and FIGS. 4 to 6 are graphs for explaining its operation. 1. Internal cylindrical electrode, 2. External cylindrical electrode, 3. Circular entrance slit, 4. Circular exit slit, 5. Timing electrode, 6. Inlet hole, 7. Output hole, 8. Exhaust. System, 9...Ion source, 10...Ion intake hole, 1
1. An ion detector constituting an ion detection means, 12.
・Exhaust system, 13・・Ion detector mortar jJD power supply, 14・
- Amplifier constituting the ion detection means, 15... Oscillograph, 16... Timing pulse generator, 17... Reflection potential, 18... Ion trajectory, 19... Calo speed potential, 2
0...Ion detection signal 1.21...Timing pulse signal, 51.52.53.54-Alumina ceramic plate,
55, 56.57...Parallel plate electrode, 161...NPN
) transistor, 162... terminal, A... ion acceleration stage,
A1...acceleration electrode, 81-B5...energy analysis stage. Agent Patent Attorney Yoshihiko Iinuma

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)  イオンの加速手段と、この加速手段で加速さ
れたイオンを通す入射孔と、該加速手段により加速され
たイオンを所要の角をもって放射・集束することによっ
てエネルギーの分析を行なう複数のエネルギー分析段と
、該エネルギー分析段の最終段に配置された出射孔と、
該出射孔を通過するイオンを検出するイオン検出手段と
をそなえ、該エネルギー分析段が、該エネルギー分析段
の外極として作用する外部円筒電極と、該外部円筒電極
の細土に配設され且つ該エネルギー分析段の内極として
作用する内部円筒電極とをそなえて構成され、該内部円
筒電極が、該内部円筒電極と該外部円筒電極とに印加さ
れる反射電位により、該細土を該エネルギー分析段の入
口端において通過したイオンを該外部円筒電極側に通過
せしめる入口スリットと、入射した該イオンを該外部円
筒電極により反射してイオンを該エネルギー分析段の出
口端において集束させる軌道上に開口された出口スリッ
トとをそなえて構成されるとともに、該入射孔に所要の
時間幅だけイオンを通すタイミング電極が設けられたこ
とを特徴とする、飛行時間型イオン質量分析装置。
(1) An ion acceleration means, an entrance hole through which the ions accelerated by the acceleration means pass, and a plurality of energies for performing energy analysis by emitting and focusing the ions accelerated by the acceleration means at a required angle. an analysis stage; an exit hole disposed at the final stage of the energy analysis stage;
ion detection means for detecting ions passing through the emission hole, the energy analysis stage comprising: an external cylindrical electrode acting as an outer pole of the energy analysis stage; an inner cylindrical electrode that acts as an inner pole of the energy analysis stage, and the inner cylindrical electrode causes the fine soil to absorb the energy by a reflected potential applied to the inner cylindrical electrode and the outer cylindrical electrode. an entrance slit that allows ions passing through the entrance end of the analysis stage to pass toward the external cylindrical electrode; and a trajectory that reflects the incident ions by the external cylindrical electrode and focuses the ions at the exit end of the energy analysis stage. What is claimed is: 1. A time-of-flight ion mass spectrometer, comprising: an exit slit; and a timing electrode that allows ions to pass through the entrance hole for a predetermined time period.
(2)  該イオン加速手段が、複数の該エネルギー分
析段と同様の構造をもち、かつ該エネルギー分析段と同
軸上に配置された付加的エネルギー分析段であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の飛行時間型イ
オン質量分析装置。
(2) Claims characterized in that the ion accelerating means is an additional energy analysis stage having the same structure as the plurality of energy analysis stages and disposed coaxially with the energy analysis stages. The time-of-flight ion mass spectrometer according to item 1.
(3)  該エネルギー分析段において、該角を頂角と
する円錐状の立体角で該エネルギー分析段の該入口端に
おいて該軸を通過するイオンが該エネルギー分析段の該
出口端に集束するという二次集束配置に、該エネルギー
分析段が構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項または第2項に記載の飛行時間型イオン質量分
析装置。
(3) In the energy analysis stage, ions passing through the axis at the entrance end of the energy analysis stage at a conical solid angle having the apex angle at the angle are focused at the exit end of the energy analysis stage. 3. A time-of-flight ion mass spectrometer according to claim 1 or 2, characterized in that the energy analysis stage is arranged in a secondary focusing arrangement.
(4)  該タイミング電極が、中心に穴をもち、かつ
複数のメタライズされた平行平板電極をもつセラミッり
の円板より構成されるとともに、該平行平板電極の該穴
中に作られる妨害電界によって、イオンの該穴の通過を
妨げることを特徴とする特許84求のII@囲第1項な
いし第3項に記載の飛行時間型イオン質量分析装置。
(4) The timing electrode is composed of a ceramic disk having a hole in the center and a plurality of metalized parallel plate electrodes, and the timing electrode is composed of a ceramic disk having a hole in the center and a plurality of metalized parallel plate electrodes, and the interference electric field created in the hole of the parallel plate electrode , the time-of-flight ion mass spectrometer described in II@Claims 1 to 3 of Patent No. 84, characterized in that ions are prevented from passing through the hole.
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