JPS58660B2 - イオン源 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は質量分析装置のイオン源に係り、特に電子衝撃
・電界電離及び電界脱離の各種イオン化を任意に行い得
るイオン源に関する。

電子衝撃イオン作画の中に、電界電離エミッターを挿脱
自在に配設した新しい型のイオン源の出現により、簡単
な操作のみで電子衝撃・電界電離及び電界脱離の各種イ
オン化を任意に行い得るようになった。

しかしながら、従来のこの種のイオン源においては、電
子衝撃イオン化時におけるイオン源内の放電によりエミ
ツクーワイヤーが破損することがある、そのため電子衝
撃イオン化時にはエミッターをイオン源外成るいは真空
外に引き出して使用するのが普通であり、操作が繁雑で
ある。

又電界電離酸るいは電界脱離イオン化時には、エミッタ
ーに正の高圧、引出しスリットには負の高圧をかけるた
め、引出しスリットが汚れていると、スリット表面から
電子が飛んで放電が起きエミッターが切れてしまうこと
がある。

更に又、従来の電界電離電子衝撃イオン源においては、
電子衝撃イオン化時において発生したイオンを出口スリ
ットを介して分析場方向に導くための電場が形成されて
いないため、有効に発生イオンを分析場方向に導ひくこ
とができず感度は従来の電子衝撃型イオン源に比して１
／１０乃至１．／Ｚｏ。

であった。

本発明は、このような従来装置の欠点を解決すべくなさ
れたもので以下図面に基づき本発明の実施例を詳述する
。

第１図は電界電離イオン化時における本発明装置を例示
したもので、イオン源筐体１内にはイオン化室壁２が配
置されている。

該イオン化室壁２にはフィラメント３より発生する電子
をイオン化室４内に導くための関口５と、該イオン化室
４内を通過した電子を補集電極６に導くための開ロア及
ひ後述するエミッター１１を挿脱するための開［］４０
とが設けられている。

前記フィラメント３には加熱電源８からの加熱電流が供
給され、所定温度に加熱されるようになっている。

フィラメン１〜３を前記室壁２に対し７てやや低電位に
保つため電源９が、又前記補集電極６を前記イオン化室
壁２に対してやや高電位に保つため電源１０が備えられ
ている。

又前記イオン化室４に対して、エミッター１１が挿脱自
在に設けられている。

該エミッター１１は絶縁物製支持部材１２によって支持
されている金属支柱１３．１４の間に張られたエミッタ
ー１５によって構成されている。

前記金属支柱１３、１４は絶縁物で形成されたエミッタ
ー保持体１６を貫通しており、該保持体１６に強固に保
持されている。

該保持体１６の一端は内部が空胴となっている棒体１７
の−・端に固着されている。

前記エミッターワイヤに加熱電流を供給するため加熱電
源１８が設けられている。

該棒体１７の他端には嫡子１９が設けられており、該嫡
子１９によって挿脱自在にされている。

該棒体の挿脱を気密に行うため前記イオン源筐体１との
接触面には０リング２０が設けられている。

又前記エミッター１１を前記嫡子１９の操作により完全
に真空外に取り出すため、分離弁２１が設けられている
。

２２は該分離弁２１を閉じた後、外部空気を該分離弁２
１によってイオン源筐体内とは独立に形成される室２３
に導入するためのリーク弁である。

前記エミッター保持体１６には包囲電極２４が被せられ
ており、該包囲電極２４は前記保持体１６より容易に取
り外し可能にされている。

該包囲電極２４の先端部には、エミッターワイヤー１５
の周囲より発生したイオ〕／を取り出すためのスリット
２５が設けられており、該スリット２５には金属メツシ
ュ２６が張られている。

２７は発生したイオンを分析場方向に導くためのＬ１汗
］スリット２８を備えた出口スリット板である。

第２図に示すように前記スリット２５の幅は出口スリッ
ト２８の幅よりやや狭くされている。

電子衝撃イオン化時において、該スリット板に加速電圧
を与えるための加速電圧発生源２９が配置されており、
該加速電圧発生源２９の出力端はスイッチ３０の端子３
１を介して前記出口スリット板２７に接続し得るように
されている。

又加速電圧発生源２９の出力端は前記イオン化室壁２及
び前記エミッタ・−１１に接続されでいる。

又電界電離・電性脱離イオン化時に前記出口スリット板
２７をカソード電位に保つためカソード電源３２が備え
られており、該カソード電源３２は前記スイッチ３０の
端子３３を介して前記用「１スリツト板２７に接続され
る。

前記出口スリット板２７の後段には電源３４によ−）て
該出口スリット板２γより負電位に保たれた引出しスリ
ット３５力ＫＭｉ１置されている。

３６．３７はレンズ電極である。

電子衝撃イオン化時において前記包囲電極２４を加速電
源２９の出力端の電位よりやや正電位に保つためその正
極側が摺接子３８に接続された電源３９が配置されてい
る。

前記棒体１７が引かれエミッター１１がイオン化室４の
端部まで移動すると、該摺接子３８は前記包囲電極２４
に接触するようにされている。

上述した如き構成において、電子衝撃イオン化を行なお
うとする時には、嫡子１９を引いてエミッター１１を第
３図ａに示すようにイオン化室の端部に包囲電極２４の
端面が一致するまで移動せしめ、然る後スイッチ３０を
端子３１に接続する１その結実用［」スリット板２７は
加速電源２９に接続され、出「１スリツト板２γはイオ
ン化室壁２と同電位に保たれる。

又前記包囲電極２４は摺接子３８と接触するため該包囲
電極２４は出口スリット板２７及びイオン化室壁２より
もやや正の電位に保たれる。

従って加熱電源８により加熱電流をフィラメント３に供
給すれば、該フィラメント３より発生した電子線は補集
電極６に向って投射され、この時該イオン化室４内に導
かれた試料ガス分子と衝突し、該ガスをイオン化する。

前記包囲電極２４は出ロスリット板２７よりもやや正の
電位に保たれており、包囲電極２４のスリット２５には
メツシュ２６がは−っであるため、該イオン化室には略
一様な電界が形成される。

即ち包囲電極２４の前面がイオンリベラー電極としての
働きを有し、電子衝撃によって発生したイオンは出ロス
リツ１〜２７方向に導かれ、有効に後段の分析場へと導
入される。

又、電子衝撃イオン化時において、イオン源内の放電に
より止イオンが飛行してきても、包囲型＠１．２４及び
メツシュ２５によってエミッター１１は保護されている
ため、該エミッター１１は破損することはない。

さて、電界電離によりイオン化を行なう［］肩こは第３
図すに示すように、嫡子１９を押し、包囲電極２４の先
端をけ江］スリット板２γに接触せしめると共に、スイ
ッチ３０が端子３３縦接続されるようにする。

その結果用ロスリット板２７及び救出［］スリット板２
７に接触する方間電極２４はカソード電位に保たれる。

一方エミッター１１のエミッターワイヤー１５は加速電
位に保たれるため、該エミッターワイヤー１５と前記包
囲電極２４との間には極めて大きな電界がかけられる。

従ってエミッターワイヤー１５の周囲に導入された試料
ガス分子は前記極めて大きな電界によりイオン化されス
リット２５、出ロスリツ１−２８を経て分析場へ導かれ
る。

この時スリット２５にメツシュ２６が張られているため
、該メツシュ２６の周囲は一様電界となり出ｌ］スリッ
ト２８の周囲の電界の入り込みがなく、従って電界電離
により発生したイオンは出１−１スリットの周辺で発散
作用を受けることなく後段の分析場へと導かれるため、
感度が向上する。

又電界電離イオン化を受けたイオンに対しては出口スリ
ット２８でなくてスリット２５がイオン源の実質的対物
スリットとなるが、スリット２５の幅は電界電離イオン
化に適するように出口スリット２８の幅より狭くされて
おり、良好な測定ができる。

又この場合にも包囲電界によりエミッター１１は保護さ
イするためのエミッター１１は不測の放電により破損し
にくくなる。

電界脱離により測定を行うには上記と全く同じ状態でエ
ミッターワイヤー１５に試料を付着せしめ、該ワイヤー
１５に加熱電源１８により加熱電流を供給することによ
り行うことができ、上記と同様の効果が得られる。

又、包囲電極２４が汚れたりし５た場合には、包囲電極
２４が分離弁２１外に位置するまで嫡子１９を引く。

然る後、分離弁２１を閉じ、更にリーク弁２２を開いて
室２３を大気圧となし、棒体１７を真空外に引き出す。

次いで包囲電極２４をエミッター保持体から取り外し、
該保持体に新たな包囲電極２４を取り付けることにより
、成るいは父上記包囲電極２４を洗浄して取り付け、更
に全く逆の手順によってイオン源内に棒体１７を挿入す
ることにより極めて簡単に上記汚れを除くことができる
。

上述したように本発明により、感度が大きく、エミッタ
ーが破損しにくいイオン源が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を例示するための図面であり
、第２図は第１図中におけるスリット２５と出「１スリ
ツト２８との関係を示すだめの図であり、第３図ａ、ｂ
は各々第１図に示したイオン源の電子衝撃イオン化時と
電界電離（電性脱離）イオン化時における各電極の配置
を例示するための図である。 １・・・・・・イオン源筐体、２・・・・・・イオン化
室壁、３・・・・・・フィラメント、４・・・・・・イ
オン化室、５，７゜４０・・・・・・開口、６・・・・
・・補集電極、８，１８・・・・・・加熱電源、９，１
０，３４．３９・・・・・・電源、１１・・・エミッタ
ー、１２・・・・・・支持部材、１３．１４・・・・・
・金属支柱、１５・・・・・・エミッターワイヤー、１
６・・・・・・エミッター保持体、１７・・・・・・棒
体、１９・・・・・・嫡子、２０・・・・・・０リング
、２１・・・・・・分離弁、２２・・・・・・リーク弁
、２３・・・・・・室、２４・・・・・・包囲電極、２
５・・・・・・スリット、２６・・・・・・メツシコ−
１２γ・・・・・・出「ｊスリット板、２８・・・・・
・出口スリット、２９・・・・・・加速電圧発生源、３
０・・・・・・スイッチ、３１゜３３・・・・・・端子
、３２・・・・・・カソード電位、３５・・・・・・引
出しスリット、３６．３７・・・・・・レンズ電極、３
８・・・・・・摺接子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 背面に開［Ｊを有するイオン化室壁、該イオン化室
   内に電子衝撃電離用の電子線を導くための手段鳥前記開
   「１より前記イオン化室内に挿脱自在に設けられたエミ
   ッター、該エミッターを包囲する如く設けられスリット
   を有する包囲電極、前記イオン化室壁の前面に配置され
   該イオン化室とは絶縁された出口スリット板、電子衝撃
   イオン化時において前記イオン化室壁と前記出口スリッ
   ト板とを略同電位に保ち且つ前記包囲電極を該イオン化
   室壁よりやや正電位に保つための手段、電界電離酸るい
   は電界脱離イオン化時において前記出口スリット板と包
   囲電極とを略同電位に保つと共に前記エミッターと該包
   囲電極せの間に電界電離酸るいは電界脱離電圧を印加す
   るための手段とを備えることを特徴とするイオン源。 ２ 前記包囲電極のスリットの幅は前記出口スリット板
   に設けられた出口スリットの幅より狭くされていること
   を特徴とする特許請求の範囲１に記載のイオン源。 ３ 前記包囲電極のスリットには導体よりなるメツシュ
   が張られていることを特徴とする特許請求の範囲１に記
   載のイオン源。