JPS5829578B2 - シツリヨウブンセキソウチト ソノイオンセンベツソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は４極型質量分析器に入るイオンの通過を制御す
る装置に関する。

４極質量分析器は、固体表面から飛び出して固体表面の
組成を決定出来るようにするようなイオンや、残留気体
の電子衝撃によって生じてそのような残留気体を決定出
来るようにするようなイオン分析を望む人に良く知られ
ている。

二次イオン質量分析でそうした分析器を用いることは、
Ｒ９５ｃｈｕｂｅｒｔとＪ、Ｃ，ＴｒａｃｙがＲｅｖ、
Ｓｃｉ、 Ｉｎ５ｔｒ。

誌４４巻４８７〜４９１頁（１９７３年）に「簡単な安
価なＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）装置」として発表
された。

これらの研究者は、４極質量分析器が最も有効にこれら
の二次イオン即ち、飛び出したイオンであって約４ ｅ
Ｖ以下のエネルギーをもつイオンを質量分析出来ること
、そのような低エネルギーの飛び出しイオンをつくる過
程で、速い中性原子、Ｘ線、速い準安定イオン及び電子
を含む種々の粒子が出来るということを記述している。

彼らはこれらの粒子が低エネルギーの飛ひ出しイオンの
分析に混同して来るのを防ぐためには、１８０°扇形円
筒形ミラー分析器を前置フィルタとして４極分析器の前
に用いるのが望ましいことを見出した。

ミラー分析器はその軸が４極分析器の軸とある角をなす
ような位置において、内部円筒中の第２のスリットをと
おりすぎるイオンの所定の部分のものが、４極分析器の
軸と一線をなす方向に走りサンプルの表面で発生した高
速中性原子、高エネルギーイオン等は円筒質量分析器の
軸を直接に下降して４極分析器に入ることを防止できる
ようになっている。

このような要素を組合せることは面倒なことであり、方
向を合わせることは困難である。

さらに、円筒ミラー分析器の透過率は低い。

それはその通過エネルギー帯がせまいこと、又比較的小
さい受は入れ角であることによる。

そのような２次イオン質量分析器の付属操作として、気
体をイオン化し、イオンを４極分析器にと入れて、残留
気体の組成を決定づることかしばしば望まれる。

したがって電子衝撃イオン化室がその必要なイオン化を
提供するものとして知られている。

しかしながら本発明の前には、残留気体の予備的済過と
イオン化の二重機能を遂行するための唯一の既知の技術
は、４極分析器の前に前置フィルタとイオン化器を２つ
並べて配置することであった。

そのようなりンデム配置はこれが余分の真空装置への給
電線を必要とし又２つの装置の間におこるかもしれない
有害な相互作用を防ぐよう特別の注意を要するというい
みで、又２つの装置が必要とされるということそれ自体
も非効果的であった。

本発明の装置は大きな入口開口部をもつ簡単な前置フィ
ルターイオン比容集合装置であって、これは４極型質量
分析器と一諸に用いて有用なものである。

ここで「４極型質量分析器」とは、その中で、イオンが
電界を発生する電極に沿って動いていく間に、正しい質
量対電荷比をもったイオンが安定な振動を行なう無線周
波分析器の類を意味する。

そのような分析器では、軌道の安定性はイオンのエネル
ギーと入射角度とには比較的無関係である。

そのような分析器は典型的には、少くとも１つの対称軸
を有し、かつ円筒形電極、単極、８極及び１２極型電極
と並行した共通の軸のまわりに等間隔で並んだ４つの円
形の円筒形電極をもつた４極電極を有する。

同様に、平均の軌道が非直線的ではあるがそれでもＲＦ
（無線周波）電界に応答して安定な振動をおこす他の分
析器も、上記した分析器の類の内に含められる。

本装置は、入口端と出口端とを有する導電性円筒形格子
を含み、イオンはそれを軸方向に貫通できるようになっ
ている。

その格子は４極質量分析器の入口部の前に位置し、その
縦軸は４極分析器の縦軸と一直線をなしている。

本装置はさらに導電性の入口開口板と導電性の出口開口
板を有する。

その両者はそれぞれ格子ならびに互いに電気的に絶縁さ
れている。

入口開口板は格子の人口端に隣接して位置し、入口開口
板の面は格子の軸に垂直になっている。

一方出ロ開ロ板は格子の出口端に隣接して位置し同様に
その軸に垂直である。

入口開口板には格子の軸と同心の環状開口が設けられて
いて、そこをとおってイオンが格子に入ることが出来る
ようになっており、又遮蔽板として働く中実の中心部が
ある。

この中心部は又格子の軸と同心であり、これが入口端に
向っていくイオン、中性原子及び他の粒子が、格子を貫
通する軸に沿って直接通過するのを防いでいる。

事実上−次元的な、（すなわち太さの無視出来る）電極
が前記中心部分にとりつけられていて、格子内でその軸
に沿い実質的に格子の全長にわたってのびている。

出口開口板には軸と同心の円形開口が設けられていて、
格子から出て来るイオンの通過を制限する。

格子と入口開口板及び出口開口板にそれぞれ所定の電圧
を加えると、前記環状開口をとおって格子に入ったイオ
ンのうち比較的エネルギーの低いものが前記出口開口板
中の前記開口をとおって４極分析器へと通過して出てい
き、一方高エネルギーの、イオン、中性原子、及び他の
粒子は、４極質量分析器によって生じる質量スペクトル
に対する複雑な雑音背景となるものであるが、これらは
４極分析器への方へは通過出来ないようになっている。

本装置はこのようにして高エネルギーイオン、中性原子
、光子及び他の粒子を有効に沢過して、それらが４極分
析器へと通っていくのを妨げる。

本装置は円筒形ミラー分析器と比べてそれが簡単である
こと、それぞれの部材を一軸上に並べていることが組立
を容易にすること、及び別の収束用レンズは除きうろこ
と、しかもなお高い透過率でもって必要なエネルギー濾
過を行いうろことといういみで、構造上充分勝れたもの
である。

円筒形ミラー分析器は、内円筒と外円筒の直径の比を特
別に選んだとすると、それが高いエネルギー分解能をも
つといういみてしばしば特に望ましいことがあるけれど
も、そのような高い分解能という特性は、ある値以上の
エネルギーをもつすべてのイオンを除去したいと望むだ
けの前置フィルタとして用いる時には、望まれはしない
。

さらに、４極型質量分析器は、本来広い入射受入れ角を
もち、又軸を外れて入射するイオンに対して比較的完全
な許容性をもっている。

したがって４極型質量分析器の入口開口の場所での光軸
上に比較的広い角度で偏向して入って来る入射イオンも
なお有効に質量分析される。

このようにして本発明の軸方向型前置フィルターイオン
化量装置を使用することが、許される。

本装置はさらに、電子源及び電子透過室を有し、該電子
透過室は電子源に関して電気的にバイアスされていて電
子源によって発／セされその室に入ってきた電子がそこ
にある原子をイオン化出来るようにするのが望ましい。

そのような動作条件の下では、他の所定の電圧を、格子
と入口開口板及び出口開口板に印加して、前記イオン化
した原子が格子をとおって４極質量分析器に導入されて
、イオン化した原子の質量を決定出来るようにすること
が出来る。

特に望ましい実施例では、上記電子透過室は、格子と入
口開口板及び出口開口板の組合せによって形成される。

外円前容器が又格子と同心に装置され、電子源は格子と
容器の間におかれる。

フィラメントに関して負の電圧容器に印加すると、電子
源からの電子は容器で反射されて室を何回も横切り、遂
に原子に衝突するかあるいは格子に突き当るかする。

上述の望ましい実施例は、入射イガンを予備的に濾過し
て低エネルギーのイオンを高透過率で通過させることが
出来、かつ残留気体を分析することが出来るような単軸
装置が提供されるといういみで、特に望ましいものであ
る。

本装置は排気された室内の構成要素の配置変更を必要と
せず、又真空室内に多数の給電線を必要とづることなく
これ等の二重の機能をはたすことが出来る。

この装置がなかったなら、分離した前置フィルタとイオ
ン比容が相互作用をして、集イオン効果を減少させるこ
とがないよう保証しなければならないという特別の注意
が必要であるが、この装置によってそのような注意は不
要となる。

本発明の望ましい実施例では、前置フィルタとして、機
能すると同時にイオン化器としても機能することが出来
る部材と単一の装置として組合せ、外部でつくられて、
前記装置に導入されたイオン或いは装置内でつくられた
イオンが最終分析のために４極型質量分析器へ選択的に
送り込まれるようになっている。

そのような望ましい実施例では、イオン化−前置フィル
タ装置１０は、第１図に示したように、導電性円筒形格
子１１と、前記格子１１の入口端１２に隣接して位置す
る導電性入口開口板１６と格子１１の出口端１４に隣接
して位置する導電性出口開口板２４とを有し、これによ
って電子が透過出来る部屋２７を画定し、各部材に適当
な電圧を与えることによって電子やイオンのような荷電
粒子をその部屋の中で制御出来るようになっている。

板１６は網目でおおわれた環状開口１８を有し、そこを
通ってイオンが部屋２７に受入れられる。

格子１１の軸を中心とする円形遮蔽板２０によって、イ
オンが格子１１の軸にそって部屋２７に入って来ること
が妨げられる。

遮蔽板２０の中心には、格子１１内で実質上その全長に
わたってその軸上にのびている、長い一次元的な電極２
２がとりつけられている。

出口開口板２４は格子１１の軸と同心の円形開口２６を
有していて、そこをとおってイオンは格子１１を通過し
ていくことが出来る。

望ましい構造としては、装置がセラミック（焼結体）の
基板部材３０を有していて、それは好ましくは酸化アル
ミニウムのような機械工作可能なセラミックでつくられ
複数個の穴がおいていてその穴にねじを挿入して種々の
部材がその基板部材３０に固定出来るようになっている
ことである。

種々の部材への電気的接続も又この穴を通して行なわれ
る。

このようにして第１図に部分的に示したように、基板部
材３０は、少くとも４対の穴を有する。

そのうちの２対が３１ａと３１ｂ及び３２ａと３２ｂと
して示されている。

各対のうちの外側の穴３１ａ及び３２ａは望むならそこ
をとおして電導線３３ａ及び３３ｂを挿入するのに用い
られる。

内側の穴３１ｂ及び３２ｂには凹所があって、支持柱３
４及び接続台３５のような他の部材を固定するねじ３６
の頭部をその凹所に受入れる。

ねじ３６の頭はこのようにして基板部材３０の表面より
内に入っていて、出口開口板２４を基板部材３０に固定
した時に、ねじ頭が板２４と電気的接触をしないように
なっている。

他の穴が部材３０のまわりに形成されていて、イオン化
前置フィルタ装置を４極型質量分析器に軸合せして接続
するのを容易にする。

支持柱３４及び接続台３５には取付用ねじ３６をうけい
れるためのねじが切られているとともに、基板部材３０
の外大３１ａ及び３２ａと一致する穴３７が形成されて
いて外大を通って挿入した導線が穴３７に受入れられ、
そこで固定用ねじ３８によって導線が柱及び台に固定さ
れかつ電気的に良好な接続がなされる。

そのような導線は１．５２１ｎｍ（０，０６０インチ）
のステンレス鋼線でつくるのが望ましい。

円筒形格子１１は約７３％の開口面積をもつ１６メツシ
ユのステンレス鋼の網目板でつくるのが望ましい。

格子は外径２．８５ｃｒｎ（１，１２インチ）で軸方向
の長さ２．５４ｃｒｒＬ（１，００インチ）にするのが
良い。

格子１１の基部は、格子を基板部材３０の上に位置させ
るために、支持柱３４或いは接続台３５に隣接しない領
域にある外フランジ（図示していない）をもつ格子支持
環２８に点溶接する。

フランジを柱３４と接続台３５に隣接した環２８の部分
からはなしておくのは、それぞれの部材の間の電気絶縁
をたしかにするためである。

第２図の他部分を切りすてた断面図により詳細に示した
ように、格子支持環はステンレス鋼の張板３９に溶接さ
れ、その張板は、接続台３５′の下に機械的に固定され
ている。

台３５′は凹所に入ったねじ３６′によってベース部材
３０に固定されている。

導線３３Ｃは接続台３５′に固定されていてこれが前に
述べたようにして格子１１への電気的接続を行なう。

入口開口板１６は、−次元的電極２２が円筒形格子１１
の軸に沿うようにして支持柱３４にねじ止めされる。

入口開口板１６への電気的接続は導線３３ｂを経由して
柱３４をとおって板１６へと行なわれる。

半径方向の電界は入口板及び出口板のところで歪んで軸
方向の減速電界となるものであるが、この電界がこのよ
うにしてそれぞれの部材にり、Ｃ，電圧を加えることに
よって確立出来る。

板１６は、外側のステンレス鋼環４０を有していて、そ
れにステンレス鋼のスクリーン４２を溶接出来るように
なっていて、これが部分的には制限されるにしても、環
形の開口１８を形成するようになっているのが好ましい
。

遮蔽板２０がスクリーン４２に点熔接されていて、電極
２２が遮蔽板２０に溶接されている。

電極２２は直径を出来るだけ小さくして電極に衝突する
イオンの数をへらすようにするのが望ましいけれども、
電界がかなり動径方向に残っているかぎり、電極はいく
分大きめとなるかもしれないということは理解されねば
ならない。

出口開口板２４は０．３６朋（０，０１６インチ）厚の
ステンレス鋼でつくり、直径４．８間（３／１６インチ
）の円形開口を有するようにするのが望ましい。

板２４は基板部材３０を貫通して他の接続台（図示して
いない）に至るねじによって部材３０固定される。

板２４に電気的接続を行なう導線が部材３０を貫通して
、上記したと同じ方法で前記台に固定される。

板２４の周辺部に穴をあけ部材３０を貫通する導線に短
絡がおこるのをさける。

本発明のさらにもう一つの実施例として、これも又第１
図に示しているが、タングステンフィラメント４５のよ
うな電子源が格子１１の外に配置される。

前記フィラメントはその一端が固定用ねじ４３を介して
支持台３５に支持され、それと電気的に接続されている
。

支持台への電気的接続は、導線３３ａを経て行なわれる
。

フィラメント４５の他端は、上記の方法と同じ方法で他
の支持台４４によって支持され、それに接続されている
。

この台は入口開口板１６にねじ止めされていて、フィラ
メント４５の一端はこのようにして電気的に板１６に接
続されている。

このイオン化−前置フィルタ装置は、内径がセラミック
の基板部材３０と同じであるステンレス鋼の円筒形容器
４６でとりかこまれている。

容器４６は、それを貫通して挿入したねじを支持柱部材
３４のねじ穴に螺入することによって、固定されている
。

第３図は入口開口板１６の詳細な斜視図を示す。

ここではもつと明瞭に、入口開口板１６が、外側のステ
ンレス鋼環４０と、外環４０に点熔接されたステンレス
鋼スクリーン４２と、外環４０と同心でありスクリーン
に点熔接した中心遮蔽板２０とを有することが示されて
いる。

中心の電極２２は同様に中心の遮蔽板２０と同心状に点
熔接されていて、０．１５０ｍｍ（０，００６インチ）
のタングステン針金でつくるのが望ましい。

＄１６には穴がおいていて、板１６を支持柱３４に固定
することを容易にし又接続台４４を板１６に固定するこ
とを容易にしている。

第４図は前記イオン化−前置フィルタ装置１０を４極質
量分析器５０と一諸に入射イオンの分析に用いる時の動
作を説明する図である。

この図ではイオンはターゲツト面５６を電子、イオン或
は他の中性高エネルギー粒子で衝撃する結果としてター
ゲツト面５６より発生される。

衝撃によってイオンはターゲット５６の表面からとび出
さされ、その一部分は装置１０によってさえぎられる。

理解されているように、ある種のイオン、中性原子或い
は他の粒子はそれらが中心の遮蔽板２０によって止めら
れるような軌道をもっている。

他のイオンは外の環４０に衝突して、前置フィルタの開
口に入ることを止められる。

環状入口開口１８を形成するスクリーン４２に向かう軌
道をもつイオンは入口開口板１６をとおりすぎて部屋２
７に入る。

このようにして部屋２７に入ったイオンのうら、比較的
高いエネルギーをもっているイオンは、中心電極２２と
円筒形格子１１とに印加される電圧によっては認められ
るほどには偏向はしない。

そのような高エネルギーイオンは格子部分１１の壁に衝
突して、そこをとおりぬけ或いは出口開口板２４に衝突
し、このようにして４極分析器５０へと進んでいくこと
はない。

同様に、前置フィルタに入った反対極性のイオンはその
軸からはなれる方向に偏向されて、出口開口２６を通過
することはない。

比較的低いエネルギーで正しい極性をもったイオンだけ
が円筒形格子１１、中心電極２２、入口開口板１６、出
口開口板２４に印加された電圧に応じて出口開口２６を
通過して４極質量分析器５０に入る。

２つだけが図示されている４極電極柱６０に高周波交流
電界が印加されると、所定の質量対電荷比をもったイオ
ンは４極電極６０の開で振動する経路をとり、４極分析
器を通過し、４極分析器出口開口６２をとおって分析器
から出て来る。

必要な質量対電荷比をもたない他のイオンは、種々の他
の軌道をとらされて、軌道線６４で示したように４極電
極柱６０に衝突するか、軌道線６８で示したように４極
装置の外壁６６に衝突するかである。

第４図で描いた実施例では、外壁６６は第１図で示した
外円筒容器４６を延長した物である。

第４図は、イオン化−前置フィルタ装置１０を前置フィ
ルタとして用いることを主として図示したものであるが
、本装置は例えば残留気体分析のためのようなイオン化
器としてもかなりの有用性をもつということを認めねば
ならない。

そのような使用例では、装置の外で例えばターゲット５
６の衝撃によってつくったイオンをつかうのではなく、
導線３３ａ及び３３ｂ（第１図）に電圧を印加すること
によってフィラメント４５を加熱して電子を放出する。

電子は格子をとおって直接に部屋２７に入るか或いは、
外円筒４６によって偏向をうけてそれから格子１１をと
おって部屋２７に入る。

この電子が室内に入っていた原子に衝撃してこれをイオ
ン化する。

その結果として出来たイオンは、出口開口板２６をとお
ってとり出され、その後４極質量分析器５０で分析され
る。

第５図は、これまでの図面中に示したイオン化−前置フ
ィルタ装置を含む装置の断面図とブロック図とを組合せ
たものである。

この装置は排気可能な外容器６９を有し、その内に種々
の部材が配置されている。

米国特許第３，６６５，１８２号に記述されているよう
なイオン銃７０があり、これはフィラメント７２を有す
る。

このフィラメントかフィラメント電源７４によって電力
を与えられるとき電子を放出し、この電子は加速されて
、第１のイオン化領域７６に入る。

銃７０はさらに分離極板７８及びアノード極板８０を有
していてそれぞれイオンを分離抽出し又収束してビーム
５８とする。

偏向電源８２及び偏向板８４は、ビームのターゲット５
６表面への衝突を制御するために、ビームの偏向を可能
とする。

表面で散乱され或いはとび出したイオンの一部はイオン
化−前置フィルタ装置１０に入る。

前置フィルタ電源８６によって格子１１、入口開口板１
６、電極２２、出口開口板２４に適当な電圧を印加する
と、低エネルギーイオンだけが、４極質量分析器へと通
過することになる。

４極質量分析器電源８８は４極極板６０へ高周波電圧を
供給し、イオンが出口装置６２の外に通過することをさ
らに制御する。

出て来たイオンは部材９０によって偏向され、イオン検
出装置９２に入るようにすることも出来る。

ここでイオンが電子に変えられて、集電子装置９４によ
って集められて、当業者には良く知られた方法で導線９
６上に電子工学的信号を発生する。

充分なイオン電流か存在するなら、部材９０は直接に導
線９６と接続して出力信号を得ることも可能である。

開示した第５図の装置を４極分析器５０による残留気体
分析のためのイオン化器として動作させる時は、イオン
源７０は付勢せず従ってとび出してきて、本装置に入っ
て来るイオンは存在しない。

その代りにイオン化器の電源９８を付勢しフィラメント
４５を加熱してそこから、電子を放出せしめ、電圧を印
加えることによってこれを加速し室２７の内へと進ませ
る。

それによって部屋２７の中の残留気体はイオン化され、
前に述べたようにシテ出口開口２６をとおって出ていく
。

第５図に示した実施例の典型的な使用法として、本装置
は正イオンの前置フィルタとして用いられる。

超高真空室６９を１０−８１−ル（Ｔｏｒｒ ）以下の
圧力にまで排気したあとで、不活性気体（Ｎｅ）を部屋
に受入れて、圧力を約５Ｘ１０−８１−ルにまで上げる
。

次にイオン銃７０を付勢しイオンビーム５８（全電流約
２μＡ１直径１關、エネルギー２ＫｅＶ）が分析すべき
ターゲット５６を撃つようにさせる。

そこからとび出したイオンは正イオン負イオン双方から
成っていて、広い範囲のエネルギーをもってターゲット
をはなれる。

正イオンを選択するためには、ターゲットは＋３．ＯＶ
、入口及び出口開口板１６及び２４は−２，０■とし円
筒形格子１１は＋５．ＯＶとする。

それぞれの部材にそのような偏倚電圧を印加すると、出
口刃口２６をとおって出て来たイオンは正イオンであっ
て、４極質量分析器５０が単位質量毎に分解して分析出
来るような充分低いエネルギーのものだけである。

前置フィルタ装置１０内のそれぞれの部材に印加する最
適電圧は、質量の分解能が減少しないはんいで、分析器
５０をとおる信号を最大にするように定めるのが望まし
い。

負の飛び出しイオンを分析するためには、これらの電圧
の極性を逆にし、絶対値はほぼ同一にしておくと良い。

第６図は、上に定めた条件の下でスケンレス鋼ターゲッ
トより得られた典型的正二次イオン質量分析スペクトル
であって相対強度を原子質量の関数として示している。

ここでわかるようにその大きさが４桁にもわたって変わ
る信号が、単位質量分解能でもって容易に見分けられる
。

スペクトルの部分毎の感度は図の上端に記したように変
わっている。

イオン化−前置フィルタ１０をイオン化量態様で用い、
例えば室６９中に残っている残留気体を、排気期間中で
あって、かつ不活性気体を入れ圧力をもどすのに先立っ
て、即ち約９×１０−７トルの圧力で分析が出来るよう
にする典型的な使用例では、円筒格子１１は＋２７■、
出口開口板２４はＯ■、入口開口板１６とフィラメント
４５の一端は一２７Ｖ、フィラメント４５の他端は一３
２Ｖとする。

そのように付勢すると、２ｍＡ程度の電子流が５４Ｖの
エネルギーで部屋２７の中に流れ込む。

その結果、電子が残留気体原子に衝突する間、原子のあ
るものはイオン化されて、出口開口２６をとおって出て
来て、最大エネルギー約２７■で４極質量分析器に通っ
て入っていく。

第７図は、今までのべた条件の下で４極質量分析器５０
でえられた典型的な残留気体質量分析スペクトルを示す
。

ここでわかるように、そのピークは残留気体Ｈ２，Ｈ２
０，ＣＯ２ＣＯ２及び炭化水素によるものである。

前記スペクトルは興味ある範囲全体をとおして単位質量
分解能を示し、それにともなう背景の雑音は非常に低い
。

質量１と２のピークは容易に識別出来る。

良い質量分解能と高い信号対雑音比は、そのような低質
量ではしばしば達成し難い。

このことは最低質量設定においては普通起こる非常に高
い雑音信号のためであり、又これは４極フイルタへの入
口のところで特別のエネルギー及び軌道をもつ他のイオ
ンが、４極極板柱の電圧が零に近いときには、フィルタ
によって充分に除かれないためだと信じられている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイオン化−前置フィルタ装置の望まし
い形のものの断面図であり、第２図は第１図で示した装
置の基板部分を他の半径方向の線に沿って切った一部除
去断面図であり、第３図は第１図に示した装置で用いた
入口開口板と中心電極とを結合させた装置を示す斜視図
であり、第４図は第１図で描いたイオン化−前置フィル
タ装置を４極質量分析器と一体的に結合して含む装置の
断面図であり、第５図は第４図の装置とそれに附随する
電気装置とを結合せた実物図及び図式的に示したブロッ
ク図であり、第６図は本発明の装置を前置フィルタとし
て用いた時得られる典型的なスペクトルであり、第７図
は本発明の装置を残留気体分析のためのイオン化器とし
て用いた時得られる典型的なスペクトルである。 １０・・・・・・イオン化−前置フィルタ装置、１１・
・・・・・導電性格子、１２・・・・・・格子入口端、
１４・・・・・・格子の出口端、１６・・・・・・入口
開口板、１８・・・・・・入口環状開口、２０・・・・
・・入口板遮蔽板、２２・−・・・−次元的′電極、２
４・・・・・・出口開口板、２６・・・・・出口円形開
口、２８・・・・・・格子支持環、３０・・・・・・基
板部材、２７・・・・・・イオン化室、３３ａ 、３３
ｂ 、３３ｃ・・・・・・導線、３４・・・・・・支持
柱、３５・・・・・接、読合、３７・・・・・（台の導
線導入用）穴、３８，４３・・・・・・ねじ、３９・・
・・・・格子支持用フランジ、４０・・・・・外環状板
、４２・・・・・・入口開口スクリーン、４４・・・・
・・接続台、４５・・・・・・フィラメント、４６・・
・・・・円柱容器、５０・・・・・４極質量分析器、５
６・・・・・・ターゲット材料、５８・・・・・・衝撃
用イオンビーム、６０・・・・・・４極電極柱、６２・
・・・・・分析器の出量部、６６・・・・・・円筒容器
、６９・・・・・・全装置外容器、７０・・・・・・イ
オン銃、７２・・・・・・イオン銃フィラメント、７４
・・・・・・フィラメント電源、７６・・・・・第１イ
オン化領賊、７８・・・・・・分離極板、８０・・・・
・・アノード、８２・・・・・偏向電源、８４・・・・
・・偏向板、８６・・・・・・前置フィルタ電源、８８
・・・・・・４極質量分析器電源、９０・・・・・・イ
オン偏向用板、９２・・・・・・イオン検出器、９４・
・・・・・集電子装置、９６・・・・・・出力導線、９
８・・・・・・イオン比容フィラメント電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １４種型質量分析器に用いる装置であって該装置は導電
   性の円筒状格子と、導電性の入口開口板と、導電性の出
   口開口板とを含み、前記円筒状格子は、入口端と出口端
   とを有しイオンが該格子の軸方向に該格子を貫通するこ
   とが出来るようになっており、かつその縦軸が前記４種
   型分析器の縦軸と一直線をなすよう前記４種型質量分析
   器の入力部の前に配置されており、前記入口開口板は前
   記格子と電気的に絶縁されていてその平面が前記格子の
   軸に垂直となるようにして前記格子の入口端に隣接して
   配置されており、また該入口開口板には前記格子の軸と
   同心の環状開口が形成されていてそこを通ってイオンが
   格子へ進入できるようになっており、また該入口開口板
   は中実の中央部を有していて該中央部は前記入口端にむ
   かうイオン、中性原子、光子或いは他の粒子が前記格子
   の軸に沿い直接格子を貫通するのを防ぐための遮蔽板と
   なっており、該入口開口板にはまた、前記中心部にとり
   つけられていて前記格子の内部で該格子の軸に沿い実質
   的に格子の全長にわたってのびている実質的に一次元的
   な電極を備えており、前記出口開口板は、前記格子と電
   気的に絶縁されていてその平面が前記格子の軸に垂直と
   なるようにして該格子の前記出口端に隣接して配置され
   ており、さらに該出口開口板には前記格子の軸と同心で
   あって該格子から出て来るイオンの通過を制限する円形
   開口が形成されていて、前記格子と前記入口開口板と前
   記出口開口板とにそれぞれ所定の電圧を印加することに
   より前記環状開口をとおって前記格子に入ってくる比較
   的低い運動エネルギーをもつイオンが選択的に前記出口
   開口板の前記開口を通過することが出来るが、高い運動
   エネルギーのイオン、中性原子、光子及び他の粒子は該
   出口開口板の開口を通過することが出来ないようにした
   ことを特徴とする前記装置。 ２ イオン銃と、イオン選択装置と、４極質量分析器と
   、イオン検出手段とを含み、該イオン銃は、材料を衝撃
   して原子を前記材料からとび出させてイオン化すること
   ができるようになっており、前記イオン選別装置は導電
   性の円筒状格子と、導電性の入口開口板と、導電性の出
   口開口板とを備え、該格子はイオンが該格子の軸方向に
   該格子を貫通することが出来るようになっており、前記
   入口開口板は前記格子と電気的に絶縁されていてその平
   面が前記格子の縦軸に垂直となるようにして前記格子の
   入口端に隣接して配置されており、また該入口開口板に
   は前記格子の縦軸と同心の環状開口が形成されていて、
   そこを通ってイオンが格子へ進入できるようになってお
   り、また該入口開口板の中心部は前記入口端に方向つけ
   られるようなイオンが前記格子の軸に沿って直接格子を
   貫通するのを防ぐためと遮蔽板を形成しており、また該
   入口開口板は前記中心部にとりつけられていて前記格子
   の中でその軸に沿って実質的に格子の全長にわたっての
   びている実質的に一次元的な電極を有しており、前記出
   口開口板は前記格子と電気的に絶縁されていてその平面
   が前記格子の軸に垂直となるようにして該格子の出口端
   に配置されており、さらに該出口開口板には前記格子の
   軸と同心であって前記格子から出て来るイオンの通過を
   制限する円形開口が形成されていて、前記格子と前記入
   口開口板と、前記出口開口板とにそれぞれ所定の電圧を
   印加することにより前記環状開口をとおって前記格子に
   入って来る比較的低エネルギーのイオンが選択的に前記
   出口開口板の前記開口を通過することができるようにな
   っており、前記４極質量分析器は前記出口開口板の軸上
   に該出口開口板と隣接して配置されており、前記格子の
   縦軸と前記分析器の縦軸とは一直線になっていて前記出
   口開口板を通過したイオンか該分析器内へと進み該イオ
   ンの質量と前記４極質量分析器への印加電圧とにしたが
   って該分析器を通り選択的に運ばれるようになっており
   、前記イオン検出手段は、前記４極分析器に隣接して配
   置されていてそれを通って来るイオンを受は入れ、通過
   して来たイオンに対応する信号を発生するようにして成
   る２次イオン質量分析装置。