JPS5871549A - イオン源 - Google Patents

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】 本発明は質量分析装置に用いて好適なイオン源に関し、
４Ｉ６ｃ試料に高速中性粒子を衝突させてイオン化する
方式のイオン源に関する０ 質量分析装置に用いられるイオン源のイオン化方式とし
ては、電子衝撃屋、化学電離型、電界電離聾あるいは電
界脱離ｍ轡が次々と開発され実用化されている。ところ
で近時試料に高いエネルギーを持った高速中性粒子（例
えばＡｒ原子）を衝突させ、そのエネルギーにより試料
をイオン化するイオン化方式が注目されており、この方
式は（１）イオン化のエネルギーが小さいソフトなイオ
ン化法である。１２）正イオンばかりでなく負イオンの
生成率も高い、（３）加熱気化が不要なため試料の熱分
解が少ない、（４）中性粒子なのでチャージアップがな
く絶縁物でも容易にイオン化できる等長（の優れた点を
持った方式として今後の発達が期待されている。

ところでこの方式のイオン源においては高速中性粒子例
えば高速Ａｒ原子を作成するにあたり、ムｒイオン銃で
ムｒイオンビームを作成してこれを高速直に加速した後
衝突ガス（Ａｒガス）を充満させた衝突箱を通過させ、
イオンから電荷を奪って高速の中性Ａｒ原子に変換する
よう−こしており、イオン銃とｆｉ央室へ夫々適当な圧
力のＡｒガスを補給する必要がある。本発明はこの点ｊ
ｃ鑑みてなされたものであり、Ａｒガスを補給するのは
衝突箱のみとし、イオン銃へのイオン化用ガスとしては
該衝突箱からＡｒガスを４洩させで供給することにより
構成を簡単化し得るイオン源を提供することを目的とし
ている。以下図面を用いて本発明を詳説する。

図面は本発明の一実施例の構成を示す断面図であり、図
中１は試料＃Ｃ照射する中性粒子例えばムｒ原子を一旦
イオン化するためのイオン銃である。

該イオン銃１は質量分析装置のイオン源側壁２に取付け
られており、その内部は排気管６及びバルブ４を介して
真空ポンプ（図示せず）によって排気される。該イオン
銃１は円筒状電極５と、該円筒状電極５内部に形成され
るイオン生成室６に配置される１ノード７及びフィラメ
ント８と、上記円筒状電極５の下端ｊｃｊｌｊ付けられ
／Ｓ：３段構成の環状レンズ電極９　、１０　、１１か
ら構成される。該電極９，１１には接地電位、又電極１
０＃ｃは電源１２により数ＫＶの正電位が与えられてお
り、上記生成室６で生成された正電荷を持っＡｒイオン
（＾、＋）はこれらの電極間１こ形成される電界１こよ
る加速作用及び収束作用を受け、高速のＡｒイオンビー
ム１６としてイオン銃外へ取出される。

ここで上記環状電極１１は第１図１ζおけるＩ−Ｉ’断
画図である第２図ｉζ示すようｆζ３分割されて関１こ
絶縁スペーサ１４を介して一体ｌこ成形してあり、分割
電極１１°５ζ正又は員の数ＥＶまでの可変電位を与え
ることｌζよりＡｒイオンビーム１６をＸ方向へ偏向で
き、父分割帽１１５に同様の可変電位を与えることｉζ
よりＹ方向へ偏向できる構造となっている。

尚１５はフィラメント加熱用の電源、１６はフィラメン
ト−アノード関１こ数ぎｖの電圧を印加するための電源
、１７はフィラメントから電極５の方向へ向けで発生し
た電子をアノードの方向へ反１〜増り占 転させるためｊこ電　　　　　　を与えるための電源、
そして６Ｂは加速電圧を印加するための電源である。

この様着こしてイオン銃１から取出された高速Ａｒイオ
ンビーム１６はイオン源側壁２に絶縁体１８を介して固
着された衝突箱１９を通過してイオン源内部へ導入され
るが、＃衝突箱１９には電Ｒ２゜からの員の高電圧が印
加されており、Ａｒイオンビーム１５は該高電圧により
更Ｉこ高速度に加速されて衝突箱１９内へ入射してゆく
。該衝突箱１９の内１ｉｓｔこは導入管２１及びバルブ
２２を介してＡｒガス（中性Ａｒ原子）が供給されでお
り、衝突箱の内部を通過するイオンのかなりの部分は該
＾ｒ原子と衝突して運動方向及び速度は殆んど変わらず
に電荷のみを奪われて高速中性ムｒ原子１こ変換される
ため、鋏衝突＠１９を通過したビーム中にはＡｒイオン
と中性Ａｒ原子が混在することになる。

このうちＡｒイオンは後続して設けられた偏向器２６に
よる偏向を受けで除去され、中性ムｒ原子のみが該偏向
器２６を通過して高速Ａ「原子ビーム２４として取出さ
れる。尚本実施例ではこの時偏向器２ｓの一対の電極の
うち偏向を受けたＡｒイオンが衝突する方の電極を電流
針２５を介して接地することに上りＡｒイオン電流をモ
ニタするようＩζしている。

又Ａｒイオン電流と中性Ａｒ原子の量とは比丙関係があ
るので中性ｋＷ原子の量も間接的にモニタできることｊ
こなる０ １記偏向器２６から取出された高速ムｒ原子ビーム２４
は切欠き部２６を介してイオン化＠２７内へ導入され、
該イオン化箱２７内へ後方から挿入されたターデッド２
ＢのＡｒ原子ビーム２４６ζ対して＃斜が与えられたタ
ーデッド向に衝突い該衝突面に塗布されているグリセリ
ンと被検物質とを混＆＃ｌ４Ｊｌ！！シた試料をイオン
化させる。該ターデッド２８は例えば鋼製で絶縁体２９
を介して導入プローブ６０の先端に取付けられると共に
電源！１から岡えば３ＫＶＩ！度の加速電圧が印加され
ており１その表向から飛び出した試料イオンは加速電圧
を分圧＠６２で分圧して得た適宜な電圧が夫々印加され
ているスリツトｔ＊詳６６″−６６番こよって引出され
て加速され、図示しない質量分析部へ導かれる。尚６７
はターゲット２７とイオン化＠２７とノ関１（バイアス
賦圧（正、負可変）を印加するための電源である。

斯かる構成ｔｃ　＆３いて、衝突Ｍ１９でイオンビーム
を効率よく中性Ａｒｆｆ子に変換するのに適したＡｒ圧
力１Ｍは１０　　％−ＩＱ　　Ｔｏｒｒｌｉ度であり、
衝突箱内でこの圧力を維持するのＩＣ必要なＡｒガスが
バルブ２２．導入管２１を介して衝突箱内へ送られるｏ
ｐｌの正確な調整はバルブ２２の操作により行うことが
できる。一方イオン銃１基こおいてイオンビームを連続
して安定的に生成するのに必要なイオン化用Ａｒガスの
圧力Ｐ寞は１Ｏ−３〜１０　’Ｔｏｒｒ程度であり、こ
の圧力を維持するのに必！！！なＡｒガスは衝突箱１９
のビーム通過口１を介して衝突Ｊ＠１９から供給される
。該ビーム通過口１のコンダクタンスはＰｌとＰ２の圧
力差を許容する程度に設定されており、Ｐｌの正確なａ
ｍはバルブ４の開直を変えることによりバルブ２２の操
作によるＰｌの！Ｑｌｌとは独立して行うことができる
〇又債央箱１９の出射側のビーム通過口すは鳥真空（１
０Ｔｏｒｒ以下）のイオン源内部との圧力差が保たれる
様に１よりも小さくしてコンダクタンスを小さく抑えて
いる０ この様番こして衝突［１９からイオン化用Ａｒガスが供
給され、その圧力らバルブ４によって最適１ｉｔＰｚｌ
こ設定されたイオン銃からは高速直に加速されたＡｒイ
オンビーム１６が連続して安定的に取出され、ｊ！−こ
該イオンビーム１６はバルブ２２６ζよってこれｂ最適
圧力Ｐ１に設定された衝突箱１９内で効率よ＜Ａｒ原子
ビームに変換されること−こな６゜ 尚上述した実施図ではビーム通過口１を介して衝突箱１
９からイオン化用Ａ「ガスをイオン銃１へ漏洩させたが
、これに限らず別個１ζ漏洩用の通路を設けても良い〇 以上詳述した如く本発明によれば衝突箱にのみ衝突ガス
を供給する簡単な構成で、しかも衝突箱とイオン銃の圧
力を独立して＆４ｉすることのできるイオン源が実現さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本＠明の一夷織鉤の構成を示す図であり、第２
図はそのＩ−Ｉ断面図である。 １：イオン銃、６：排気管、４．２２ニバルブ、１６：
ムｒイオンビーム、１９：＠突箱、２１：導入管、２４
：高速Ａｒ原子ビーム、２８：ターゲット〇 特許出願人 日本電子株式会社 代表者加勢忠雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　イオン銃と、鎖イオン銃から取出されたイオンが通
   る通路を有し内部に収容した衝突ガスに債央させて該イ
   オンを中性粒子に変換するための衝突箱とを備え、該中
   性粒子を試料＃ｃｌｌＩＩ射して試料をイオン化するイ
   オン源において、鍍紀衝央箱へ衝突ガスを供給する手段
   を設け、錬衝央ガスを衝突箱からイオン銃へ漏洩させ咳
   イオン銃のイオン化用ガスとして用いる嫌＃ｃｌｌ成し
   たことを特徴とするイオン源。 ＩＬｔｉＪ起債央ガスを前記衝突箱に開けたイオン通路
   を介してイオン銃へ漏洩させるようにした特許請求の範
   囲第１項記載のイオン源