JPS58198844A - イオン発生収束装置 - Google Patents

イオン発生収束装置

Info

Publication number
JPS58198844A
JPS58198844A JP57081641A JP8164182A JPS58198844A JP S58198844 A JPS58198844 A JP S58198844A JP 57081641 A JP57081641 A JP 57081641A JP 8164182 A JP8164182 A JP 8164182A JP S58198844 A JPS58198844 A JP S58198844A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
period
electrode
magnetic field
electron beam
ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP57081641A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5939852B2 (ja
Inventor
Gorou Miyamoto
宮本 梧楼
Katsuhiro Kageyama
影山 賀都鴻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP57081641A priority Critical patent/JPS5939852B2/ja
Publication of JPS58198844A publication Critical patent/JPS58198844A/ja
Publication of JPS5939852B2 publication Critical patent/JPS5939852B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02Details
    • H01J49/10Ion sources; Ion guns
    • H01J49/14Ion sources; Ion guns using particle bombardment, e.g. ionisation chambers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の属する技術分野] 本発明はイオン発生収束装置に係シ、就中質量分析装置
及び一定の質量の粒子の密度の測定装置として使用する
に適するイオン発生収束装置に関する。
[従来技術及びその問題点」 真空装置内の気体、蒸気の構成は質量分析装置で測定さ
れるが、一定の質量の粒子の密度の測定にはこの質量分
析装置を用いて着目する質量の粒子だけについて行われ
ることが多かった。質量分析装置の代表的なものとして
、四極子マスフィルタ及び磁場偏向形のものがある。四
極子マスフィルタは微小な直流電流を増幅して測定して
いるが増幅率がドリフトし易く、定量分析には熟練を要
し、しかも磁場が存在する場所では使用できないという
欠点がある。磁場偏向形は生成されるイオンビームが偏
向されるので設置に大きな空間が必要であること、また
強い磁場が存在する場所では使用が困難である、という
欠点があった。
[発明の目的] この発明の主たる目的は第一に、小形で取扱いに熟練を
要しない質量分析装置を提供すること、第二に強い磁場
が存在する場所で使用できる質量分析装置を提供するこ
と、にある。この質量分析装置として使用するイオン発
生収束装置は一定の質量の粒子の密度の測定装置として
用いることもできるだけでなく、イオンを発生させそれ
を一定の場所へ収束させることによってもたらされる効
果を利用する全ての装置に適用できることはいうまでも
なく、かかる広範囲の応用を可能にすることも本発明の
目的である。
[発明の概要] 電子ビームを短時間入射して空間に存在する中性粒子を
イオン化し、発生したイオンを収束都電極内で時間的、
空間的に収束できるようにしてイオン発生収束装置を実
現し、電子ビーム電流のノくルスの周期Tにあわせて、
その整数分の−の周期信号の大きさを検出できるように
し、周期Tを変化させて質量分析を行えるようにし、周
期Tを一定にして一定の質量の粒子の密度測定を行える
ようにし、もって発明の目的を達成した。
[発明の実施例] 本発明のイオン発生収束装置の構成を、質量分析装置と
して実施した例をもとに説明する。第1図は本発明の一
実施例である質量分析装置主要部構成説明図で、一部を
断面図で示しである。
Z軸は図示されない磁場発生装置が発生する磁場の方向
と平行で、このZ軸上の点0(Z=O)では磁場は強い
。(1)は2軸と一致する軸を有する貫通孔(2)を有
する収束部電極で、該貫通孔(2)の中心はZ軸上のへ
δに一致している。平面2=0は°基準面で磁場に垂直
であり後述の電位分布の基準となる。(3)は電子ビー
ム入射電極で、・その貫通孔の直径の小さい部分の2軸
に垂直な平面A(Z=Za)は空間を画定する面の一部
をなし、(4)はイオン反射電極で、点O側の表面に近
いZ軸に垂直な平面B (Z=Zb)は空間を画定する
面の他の一部を為す。電子ビーム入射電極(3)の貫通
孔の直径の小さい部分の直径を2Rとしたとき、Z軸か
ら距離Rの改はZ軸を軸とする半径Rの円筒を構成【−
1半径凡の円筒と二つの平11iA及びBで包囲される
円柱状空間が、本発明で利用される画定された空間であ
る。(5)及び(6)は遮蔽電極でそれぞれZ軸に一致
する軸を有する貫通孔を有し、この遮蔽電極(5)(6
)の貫通孔の直径は本実施例では収束部電極(1)の貫
通孔(2)の直径と等しく、咳画定された円柱状空間の
直径2Rより大きい。(V、((至)は電位分布形成電
極で、それぞれ互に相等しい直径の2軸に一致する軸を
有する貫通孔を有する要素電極(7a)〜(71)(8
a)〜(81)で構成される。この要素電極(7a)〜
(7i)、(8a)〜(81)の貫通孔の直径は遮蔽電
極(5)。
(6)の貫通孔の直径より大きい。(印は分圧器で、そ
れぞれコンデンサと抵抗器の並列接続で構成される分圧
要素(9a)〜(91)を直列接続して構成される。
分圧器の両端すなわち分圧要素(9a’) 、 (91
)のそれぞれ他の分圧要素(9b)、(9k)に接続さ
れない側の一端は、それぞれ端子(へ)の接a(10a
)及び(101)に接続され、この端子(IJには図示
されない電源から直流電圧が印加される。イオン反射電
極(4)、電子ビーム入射電極(3)、電位分布形成電
極(7) 、 (J8の各要素電極(7a)〜(71)
、(8a)〜(81)、及び遮蔽電極(5) 、 (6
)はそれぞれ通電された分圧器(辺の各点に接続されそ
定まった電位を与えられ、収束部電極(1)はトランス
圓の一次捲線を介して分圧器(勇の一端すなわち端子的
の接点(IOl) K接続され、直流的に定まった電位
を与えられる。各電極(1) 、 (3) 、 (4)
 。
(5) 、 (6) 、 (Z) 、(5))は、この
画定された空間内の各点に、基準面から磁場の方向に測
った距離の自乗に実質的に比例する電位差を、収束部電
極との間に形成する。すなわち、画定された空間の任意
の点の電位Vは、その点の2座標で定まり、V=V(z
)とあられすことができて、かつ、各電極の電位を適切
に定めることによシ、 V(Z )−V(0) = ”−kz2−(1)とあら
れせるようになされている。kは正の定数である。嗜は
電子銃で、画定された空間の磁場方向の一つの端部であ
る平面Aを形成する電子ビーム入射電極(3)の近傍に
配設され、この画定された   ′空間内に磁場と平行
なパルス電子ビームを入射するものである。電子ビーム
入射電極(3)は電子銃(IJの陽極を兼ねる。(12
a )はヒータ(12b)に加熱される陰極、(12C
)は電子ビームをオンオフする制御電極で、図示されな
い電子ビーム制御電流の出力は端子0に供給されて、陰
極(12a)と制御電極(120’)の間に印加される
。かくして構成された本発明のイオン発生収束装置の作
用効果をその実施例である第1図に示す質量分析装置を
参照して説明する。
磁場は画定された空間内で実質的に一様で、強さは約0
.1Tである。電子は時刻t==Qからt−τ。
■間で画定された空間に入射する。電子銃の陰極(12
a)の電位は収束細電極(1)の電位より高くとられて
おシ、電子ビーム入射電極(3)から入射した電子は収
束細電極(1)の手前で反射されて電子銃a2へ逆戻り
する。電子はその運動の過程で空間に存在する気体分子
等の中性粒子をイオン化する。生成されたイオンは入射
電子が存在する短い時間(約2τ0)ではほとんど加速
されず、その速度は実質的に零であるから、同時刻1=
Qに全てのイオンが作られたと考えてよい0磁場に垂直
な方向の運動は磁場により抑制される。イオンの運動の
磁場方向成分は、第(1)式で与えられる電場、E =
 −dV/dZ = −kZ で定まシ、その運動方程式は、 dZ/dt   eE/m =(−ek/m)・Z・・
・(2)である。ここでe及びmはそれぞれイオンの電
荷及び質量である。t=0でZ = Zo、d″ZV/
dt =Q f するイオンの運動は、第(2)式を解
いて、z == zo cos (ωt) 、 G) 
=h【儒−(3)で表わされる。イオンは、第(3)式
よシ、t=τ1、τl=π/2ω         …
(4)で全てZ=0となることがわかる。すなわちt=
0に生成されたイオンは、画定された空間内であればそ
の生成された位置に無関係にz=0すなわち基準面の収
束細電極(1)の内部に第(4)式で与えられる時刻τ
1に於て集束する。イオンは時刻τ1以後も引続いて運
動し、、第(3) 、 (4)式より明らかな如く時刻
t=2τ1に於て、位置は一2oとなシ、速度は零とな
る。以後イオンは気体分子等との衝突により、運動の規
束性は徐々に乱されるが、それまでの間に時刻t=3r
、、5τ1.・・・、に於てZ−0すなわち基準面の収
束細電極(1)の内部に集束される。収束電極(1)に
は、Ti=2τ1=π/ωの周期で、イオンの作る空間
電荷に誘起された電位が生じ、トランス0υの一次捲線
には周期Tiの交流電圧が印加される。トランスOnの
二次捲線には端子0が接続され、この端子側に周期Ti
にあわせて、その整数分の−(l/1を含む)の周期の
信号の大きさを検出する手段を接続することにより、信
号の大きさに比例するイオンの量を知ることができる。
電子ビームを入射する時間をl=Q〜τ0eTI〜ンの
量を増加させるときができ、その結果端子Uにあられれ
る周期Tiの信号の大きさを増加させることができる。
Ti−π/ωであシ、ωは第(3)式で与えられるから
、 Ti=πVmlろ■      ・・・(5)である。
電子ビーム電流のパルスの周期をTとし収束細電極から
トランスαυを介して検出される周期Tの整数分の−の
周期の信号の大きさを検出すれば、T=Tiであるイオ
ン、すなわち、m/ e = k (’l”/yr )
2− (6)の条件を満たすイオンの量が検出できる。
本発明は第(1)式のkの値を制限するものではないが
、−例としてk = I X 10’ボルト/平方メー
トルとしてよい。
この時、例えば鰐、H2+、H:はm / eがそれぞ
れ1.04X108,2.09X10−u 、 4.1
7XIO8(巣位1d:キoクラム/クーロン)である
から、対応する周期Tはそれぞれ、0.32μII、0
.45μ島、0.64μsとなる。
[発明の効果コ 本発明の効果の一つは、パルス電子ビームを入射する手
段が入射する電子ビーム電流のパルスの周期Tを変化さ
せ、収束細電極には周期Tの整数分の−の周期の信号の
大きさを検出する手段を接続して、第(6)式によりT
の変化にともない、検出されるイオンのm/eが変化す
ることを利用して質量分析装置として使用できることで
ある。かかる質量分析装置は小形あり、取扱いに熟練を
要しないものである。また強い磁場が存在する場所で使
用できることは言うまでもなく、本発明では磁場はイオ
ンの散逸を防ぐ働きをしているので、強い磁場を発生す
る磁場発生装置をそのまま本発明を構成する磁場発生装
置として利用してよい。
本発明の他の効果は、入射電子ビームパルスの周期Tを
一定とし、第(6)式で定まる一定のm/eのイオンの
量を検出できるときである。このとき、収束線電極の信
号は一定とされた周期Tの整数分の−の周期の信号の大
きさを検出する。
斯様な構成により、例えば真空容器内の特定の種類の残
留気体の密度の変化を検出でき、それを応用して、プロ
ーブガスを用いた真空容器のリークテストを行うことも
可能である。
本発明は上述のような目的に使用されるだけでなく、イ
オンを発生させそれを一定の場所へ収束させることによ
ってもたらされる効果を利用する全ての装置に適用でき
ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である質量分析装置主要部構
成説明図である。 (1)・・・収束線電極、(2)・・・収束線電極(1
)の貫通孔、(3)・・・電子ビーム入射電極、(4)
・・・イオン反射電極、(5) 、 (6)・・・遮蔽
電極、(V、(印・・・電位分布形成電極、(9)・・
・分圧器、[株]、嗜、(ロ)・・・端子、αυ・・・
トランス、02・・・電子銃。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)磁場発生装置と、この磁場発生装置が発生する磁
    場内に配設されかつ発生する磁場方向に貫通孔を有する
    収束部電極と、この収束部電極の貫通孔内に磁場に垂直
    な一平面を基準面として画定された空間内の各県に前記
    基準面から前記磁場の方向に測った距離の自乗に実質的
    に比例する電位差を前記収束部電極との間に形成する手
    段と、前記基準面として画定された空間の前記磁場方向
    の少なくとも一つの端部の近傍に配設され、前記基準面
    として画定された空間内に前記磁場と平行なパルス電子
    ビームを入射する手段とを具備してなることを特徴とす
    るイオン発生収束装置。
  2. (2)パルス電子ビームを入射する手段を入射する電子
    ビーム電流のパルスの周期Tを変化させるよう構成し、
    収束部電極に周期Tの整数分の−の周期の信号の大きさ
    を検出する手段を接続してなることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のイオン発生収束装置。
JP57081641A 1982-05-17 1982-05-17 イオン発生収束装置 Expired JPS5939852B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57081641A JPS5939852B2 (ja) 1982-05-17 1982-05-17 イオン発生収束装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57081641A JPS5939852B2 (ja) 1982-05-17 1982-05-17 イオン発生収束装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58198844A true JPS58198844A (ja) 1983-11-18
JPS5939852B2 JPS5939852B2 (ja) 1984-09-26

Family

ID=13751961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57081641A Expired JPS5939852B2 (ja) 1982-05-17 1982-05-17 イオン発生収束装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5939852B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59123154A (ja) * 1982-12-29 1984-07-16 Shimadzu Corp 飛行時間型質量分析装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59123154A (ja) * 1982-12-29 1984-07-16 Shimadzu Corp 飛行時間型質量分析装置
JPH0346946B2 (ja) * 1982-12-29 1991-07-17 Shimadzu Corp

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5939852B2 (ja) 1984-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nemeth et al. Magnetic ZEKE experiments with mass analysis
US6452168B1 (en) Apparatus and methods for continuous beam fourier transform mass spectrometry
Montague et al. A measurement of the cross section for ionisation of helium by electron impact using a fast crossed beam technique
US6521887B1 (en) Time-of-flight ion mass spectrograph
US4912327A (en) Pulsed microfocused ion beams
JPH0586020B2 (ja)
JP4505959B2 (ja) 四重極質量分析装置
JPS58198844A (ja) イオン発生収束装置
JPS6334844A (ja) 絶縁材料のイオン分析方法および装置
Andersen et al. Structural properties of the negative strontium ion: Binding energy and fine-structure splitting
US4455486A (en) Method and apparatus for detecting magnetism by means of electron spin polarization measurements through dielectronic transition
JPS60135846A (ja) 二次イオン質量分析方法
US3371205A (en) Multipole mass filter with a pulsed ionizing electron beam
Krejcik et al. An electrostatic coaxial probe forming lens suitable for high-energy ion beams
DE1673223B2 (de) Verfahren und vorrichtung zum trennen von ionen mit verschie denem verhaeltnis ladung masse
Fowler et al. Electrostatic Analyzer for 1.5‐Mev Protons
Hale et al. An electrostatic electron energy analyser for 3-20 keV electrons
Heeren et al. Angular and energy distributions of surface produced H− and D− ions in a barium surface conversion source
JPS62202450A (ja) 高周波誘導結合プラズマ・質量分析計
RU2408903C2 (ru) Способ измерения энергии ускоренных электронов в бетатроне
Read et al. Beam developments for the Harwell microprobe system
US2627036A (en) Photorelay circuit
Kita et al. Beam source for moderately fast neutral alkali atoms
Katakuse et al. Present Status of the Reconstructed Large Mass Spectroscope
Penache Heavy ion beam transport in laser initiated high current gas discharge channels