JPS58822B2 - Emitter activation device for FD - Google Patents

Emitter activation device for FD

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JPS58822B2
JPS58822B2 JP51130483A JP13048376A JPS58822B2 JP S58822 B2 JPS58822 B2 JP S58822B2 JP 51130483 A JP51130483 A JP 51130483A JP 13048376 A JP13048376 A JP 13048376A JP S58822 B2 JPS58822 B2 JP S58822B2
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JP
Japan
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emitter
counter electrode
activation device
stem
electric field
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JP51130483A
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JPS5356087A (en
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神原秀記
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフィールドディソープション(FD)イオン化
質量分析計などに使用するイオンエミッターのの製造装
置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for manufacturing ion emitters used in field desorption (FD) ionization mass spectrometers and the like.

FDイオン化用のイオンエミッターとしては、10μm
φ〜100μmφのタングステン線あるいは白金線上に
有機物(主としてベンジエ)IJルが用いられる。
As an ion emitter for FD ionization, 10μm
An organic material (mainly benzene) IJ is used on a tungsten wire or a platinum wire with a diameter of φ to 100 μm.

)を原料とし、高価(約1000℃)高電界(7〜10
KV/1〜2mm)のもとて活性化し20〜50μmの
長さのカーボンホイスカーを生成したものを用いている
) is used as raw material, expensive (approximately 1000℃) and high electric field (7~10℃).
KV/1 to 2 mm) to generate carbon whiskers with a length of 20 to 50 μm.

イオン源の特性はこのエミッターの良、不良によってお
り、良質のエミッターを作ることがFD技術においては
重要である。
The characteristics of the ion source depend on whether the emitter is good or bad, and it is important in FD technology to make a high quality emitter.

第1図に従来のFDイオンエミッタの製造装置を図示し
た(DF、Barefskyetal、Interna
t−ionalJ、MassSpectrometry
&IonPh−ysics14Q97413−14′)
Figure 1 shows a conventional FD ion emitter manufacturing apparatus (DF, Barefskyetal, International
t-ionalJ, Mass Spectrometry
&IonPh-ysics14Q97413-14')
.

同図において、まず活性化容器5は例えば排気口6によ
り排気された後、導入口6′よりベンゾニトリルを含ん
だガスが10−2〜1O−3Torr導入され高電界印
加、エミッタ加熱により活性化が行なわれる。
In the figure, the activation container 5 is first evacuated through the exhaust port 6, and then a gas containing benzonitrile is introduced from the inlet 6' at 10-2 to 1O-3 Torr, and is activated by applying a high electric field and heating the emitter. will be carried out.

3はホイスカーが生成されるタングステンからなるエミ
ッタで、対向電極2との間に高電界が印加される。
Reference numeral 3 denotes an emitter made of tungsten from which whiskers are generated, and a high electric field is applied between it and the counter electrode 2.

10はエミッタ3を支持し、かつ真空封止をかさねた絶
縁物である。
Reference numeral 10 denotes an insulator that supports the emitter 3 and also performs vacuum sealing.

このような装置において、エミッターの活性化によるホ
イスカーの生成条件は、処理温度、電界強度、および有
機物のガス圧力で決まり、これら条件のコントロールが
重要である。
In such an apparatus, the conditions for generating whiskers by activating the emitter are determined by the processing temperature, electric field strength, and organic gas pressure, and it is important to control these conditions.

そのうちの電界の強度は、エミッターと対向電極間に加
える電位差とその間のギャップによって決定される。
The strength of the electric field is determined by the potential difference applied between the emitter and the opposing electrode and the gap therebetween.

一般にエミッターの素材としてタングステン線を用いる
と、その素材の径は不均一である。
Generally, when a tungsten wire is used as a material for an emitter, the diameter of the material is non-uniform.

よって細いタングステン線を用いた時と、太いタングス
テン線を用いた時とでは、同一の電界を得るためには、
電位差を変化させるか、ギャップを変化させる必要性が
でてくる。
Therefore, in order to obtain the same electric field when using a thin tungsten wire and when using a thick tungsten wire,
It becomes necessary to change the potential difference or change the gap.

この両者のうちでギャップを例えば2mmに固定し、電
位差を可変にすると、タングステン線が30μmφの場
合電位差とじて15〜20KV必要となる。
If the gap is fixed to, for example, 2 mm and the potential difference is made variable, a total potential difference of 15 to 20 KV is required when the tungsten wire is 30 μmφ.

このような高電界を印加することは他の部分で放電が非
常に発生しやすく好ましくない。
Applying such a high electric field is not preferable because discharge is very likely to occur in other parts.

そこで、ギャップを可変にすれば良いわけであるが、第
1図の従来構造では真空封止後初めてギャップが確定す
る構造となっているため不可能に近い。
Therefore, it would be possible to make the gap variable, but this is nearly impossible in the conventional structure shown in FIG. 1 because the gap is determined only after vacuum sealing.

本発明は、上述した従来構造のもつ欠点を解消し、簡単
にエミッタと対抗電極間距離を調節可能にし、かつ再現
性よく可変でき、さらにそのギャップ間隔を測定可能な
装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the conventional structure described above, and to provide a device that allows the distance between an emitter and a counter electrode to be easily adjusted and varied with good reproducibility, and that also allows the gap distance to be measured. shall be.

上記目的を達成するために本発明では同一基板上に、ガ
イド分有する固定子とガイドに沿って移動する移動子と
で構成されるエミッタ移動部と、対向電極と対向電極保
持具とで構成される対向電極部とを同一基板上に固定し
て配置したことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention includes an emitter moving section composed of a stator having a guide portion and a mover that moves along the guide, a counter electrode, and a counter electrode holder on the same substrate. The counter electrode portion is fixedly arranged on the same substrate.

以下、本発明を実施例により説明する。The present invention will be explained below using examples.

第2図は本発明によるエミッタ活性化装置の一実施例を
示したものである。
FIG. 2 shows an embodiment of an emitter activation device according to the present invention.

第3図は第2図における活性化容器20の内部の斜視図
である。
FIG. 3 is a perspective view of the inside of the activation container 20 in FIG. 2.

活性化容器20の内部は、ホルダ8に蓄えられたベンゾ
ニトリルのガスが導入口6′から導入し排気口6から排
気されて常に10−3〜1O−3Torrに保たれる。
Benzonitrile gas stored in the holder 8 is introduced into the activation container 20 through the inlet 6' and exhausted through the exhaust port 6, so that the inside of the activation container 20 is always maintained at 10<-3> to 1O<-3> Torr.

基板11は蓋21に固着した基板保持棒17により活性
化容器20内部空間に保持されている。
The substrate 11 is held in the inner space of the activation container 20 by a substrate holding rod 17 fixed to the lid 21.

基板11上には、例えば凸状のガイド付きの固定子14
が取りつけられ、移動子15は固定子14の凸部と嵌合
する凹部を有し、上記凸状のガイドに沿って摺動可能に
なっている。
For example, a stator 14 with a convex guide is mounted on the substrate 11.
The mover 15 has a concave portion that fits into the convex portion of the stator 14, and is capable of sliding along the convex guide.

エミッタは、ステム保持具13と2本のステムとエミッ
タ素材22で構成されている。
The emitter is composed of a stem holder 13, two stems, and an emitter material 22.

移動子15の対向電極12側の先端にステム保持具13
がネジ等で固定されている。
A stem holder 13 is attached to the tip of the mover 15 on the opposite electrode 12 side.
is fixed with screws etc.

ステム保持具13は2本のステム16を支持している。The stem holder 13 supports two stems 16.

エミッタ素材22は2本のステム16に接着されている
The emitter material 22 is bonded to the two stems 16.

エミッタ素材22の加熱は、2本のステムを通じて電源
19により行なわれる。
Emitter material 22 is heated by power source 19 through two stems.

対向電極12は絶縁材で構成された対向電極保持具18
により保持され、対向電極保持具18は上記基板11に
固定されている。
The counter electrode 12 is a counter electrode holder 18 made of an insulating material.
The counter electrode holder 18 is fixed to the substrate 11.

基板11を絶縁物で構成する場合は対向電極12を直接
に基板11に取りつけてもよい。
When the substrate 11 is made of an insulator, the counter electrode 12 may be attached directly to the substrate 11.

そこで対向電極12のみの場合と、対向電極12と上記
保持具18との場合を総称して対向電極部と言う。
Therefore, the case of only the counter electrode 12 and the case of the counter electrode 12 and the above-mentioned holder 18 are collectively referred to as a counter electrode section.

又、対向電極12には負の高電圧が印加されており、エ
ミッタ素材22と対向電極12との間に高電界を発生さ
せている。
Further, a high negative voltage is applied to the counter electrode 12 to generate a high electric field between the emitter material 22 and the counter electrode 12.

図中、7は水素ガス注入口、9は水溜であり、エミッタ
素材上にカーボンホイスカを生成する前にエミッタ素材
の表面を酸化還元をくりかえして表面処理するためのも
のである。
In the figure, 7 is a hydrogen gas injection port, and 9 is a water reservoir, which are used to treat the surface of the emitter material by repeating oxidation and reduction before forming carbon whiskers on the emitter material.

本発明によりエミッタ素材22上にカーボンホイスカを
生成させた後は、エミッタを移動子15から取り外して
、エミッタはそのまま質量分析計のエミッタとして使用
する。
After carbon whiskers are generated on the emitter material 22 according to the present invention, the emitter is removed from the mover 15 and used as it is as an emitter of a mass spectrometer.

又、ステム16の先端と対向電極12との間隔を測定す
るために、固体子14と摺動子15とに目盛がつけられ
ている。
Further, in order to measure the distance between the tip of the stem 16 and the counter electrode 12, a scale is provided on the solid element 14 and the slider 15.

第4図は、複数個のエミッタ素材を装着する場合の実施
例を示す図で、摺動子15の形状をT字型として、これ
に複数個のステム支持具13を取りつけたものである。
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment in which a plurality of emitter materials are attached, in which the slider 15 has a T-shape and a plurality of stem supports 13 are attached to it.

また個々のエミッタ素材の位置を独立に調節できるよう
にエミッタ素材ごとに別の可動手段にとりつけることも
できる。
It is also possible to attach each emitter material to a separate movable means so that the position of each emitter material can be adjusted independently.

ステム保持具13を摺動子15に固定するには、ステム
保持具13にある穴を利用してネジで固定するが、ステ
ム保持具13の汚染をふせぐために、第5図に示すよう
にテフロン製あるいはマイカレックス制のカバー23を
ステム保持具13上にかぶせてから支持台に固定してい
る。
In order to fix the stem holder 13 to the slider 15, use the holes in the stem holder 13 to fix it with screws, but in order to prevent the stem holder 13 from being contaminated, as shown in FIG. A cover 23 made of Teflon or Micalex is placed over the stem holder 13 and then fixed to the support base.

第6図において24は支持台の変形例でステム保持具1
3のカバーの役割もかねている。
In FIG. 6, 24 is a modified example of the support base, and the stem holder 1
It also serves as a cover for number 3.

このようにエミッタ素材位置の調節を対抗電極と同一基
板に取付けられたエミッタ移動部により行なうので再現
性良く行なうことができる。
In this way, since the emitter material position is adjusted by the emitter moving section attached to the same substrate as the counter electrode, it can be performed with good reproducibility.

さて、次にエミッタ素材のタングステン線などのワイヤ
ーの最も有効なセツティング法について述べておく。
Now, let's talk about the most effective setting method for the emitter material, such as tungsten wire.

これらのワイヤーは10〜30μmφでありこれをスポ
ットウェルドによりステムに固定されるが強度が弱く取
扱いがやっかいである。
These wires have a diameter of 10 to 30 μm and are fixed to the stem by spot welding, but their strength is weak and handling is difficult.

このためステムの中心に再現良く張ることがむつかしく
、適当な治具などを用いて行なうことが多い。
For this reason, it is difficult to reproducibly tension the stem at the center, and this is often done using an appropriate jig.

そこでステムの先端の中央部に溝を設け、タングステン
線が再現よく張れるように工夫する。
Therefore, we created a groove in the center of the tip of the stem so that the tungsten wire could be tensioned reproducibly.

また、ステムの脚にタングステン線を板止めし、スポッ
トウェルドしやすいようにしてもよい。
Alternatively, a tungsten wire may be plated to the leg of the stem to facilitate spot welding.

第7図にその一例を図示した。An example is shown in FIG.

同図aにおいて、絶縁物で構成されたステム保持具76
に設置されたステム73の先端に設けられた溝72をガ
イドとしてタングステン線71が張られる。
In the same figure a, a stem holder 76 made of an insulator
A tungsten wire 71 is stretched using a groove 72 provided at the tip of a stem 73 installed as a guide.

タングステン線71は脚部のツメ75あるいは同図すに
示すような簡単な止め金77を用いて適度の強さで張ら
れて仮止めされる。
The tungsten wire 71 is tensioned and temporarily fixed with appropriate strength using claws 75 on the legs or simple clasps 77 as shown in the figure.

これをA地点でスポットウェルドして止める。Spot weld this at point A and stop.

スポットウェルドの際には必要に応じてニッケルリボン
等を用いる。
When spot welding, use a nickel ribbon or the like as necessary.

このように簡単に再現良く細いタングステン線71をス
テム73中央部に張ることができる。
In this way, the thin tungsten wire 71 can be easily and reproducibly stretched at the center of the stem 73.

次に、複数個のエミッタ素材を同時に活性化する場合に
、1つのエミッタ加熱用電源の有効な使用法について記
す。
Next, we will describe how to effectively use one emitter heating power source when activating a plurality of emitter materials at the same time.

先に述べたように、ホイスカーの生成の際処理温度は重
要な役割を持つが、複数個のエミッタ素材を同時に活性
化しようとすると、エミッタ素材の太さの不均一性によ
って一つのエミッタ加熱用電源を用いて一度に活性化を
行なうとエミッタ素材によって活性化の度合が異なって
くる。
As mentioned earlier, the processing temperature plays an important role in the generation of whiskers, but when trying to activate multiple emitter materials at the same time, the unevenness of the thickness of the emitter materials makes it difficult to heat one emitter. If activation is performed at once using a power source, the degree of activation will differ depending on the emitter material.

このために、各エミッタ素材に直列あるいは並列にエミ
ッタ電流調節用の可変抵抗器を挿入するとよい。
For this purpose, it is preferable to insert a variable resistor for adjusting the emitter current in series or in parallel with each emitter material.

第8図にその例を示す。第8図aに示すように各エミッ
タ素材22に夫夫直列に可変抵抗器85をとりつけて夫
々エミッタ素材に流れる電流量を制御すると良い。
An example is shown in FIG. As shown in FIG. 8a, it is preferable to attach a variable resistor 85 in series with each emitter material 22 to control the amount of current flowing through each emitter material.

本実施例では活性化室内から取り出す電極数を減少せし
めるために各エミッタ素材の片側を結んでいる。
In this embodiment, one side of each emitter material is tied together in order to reduce the number of electrodes taken out from the activation chamber.

第8図すはその変形例で、各エミッタ素材22に並列に
夫々可変抵抗器85を入れ、各エミッタ素材22は直列
につながれている。
FIG. 8 shows a modification thereof, in which a variable resistor 85 is placed in parallel with each emitter material 22, and each emitter material 22 is connected in series.

いずれの場合もそれぞれのエミッタ素材に流れる電流全
コントロールし、エミッタ素材を適温にすることができ
る。
In either case, the current flowing through each emitter material can be fully controlled and the temperature of the emitter material can be adjusted to the appropriate temperature.

なお各エミッタ素材の温度の検出はオプティカル・パイ
ロメータにより検出する。
Note that the temperature of each emitter material is detected using an optical pyrometer.

以上説明したように本発明によればFD用エミッター製
造において重要なエミッタ素材と対抗電極との間隔の調
節を再現良く行なうことが可能である0
As explained above, according to the present invention, it is possible to adjust the distance between the emitter material and the counter electrode with good reproducibility, which is important in the production of emitters for FD.

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

第1図は従来のFD用エミッタ製造装置を示す図、第2
図、第3図、第4図、第5図、第6図、第7図、第8図
は本発明の実施例を示す図である。 図において、11は基板、12は対向電極、13はステ
ム保持具、14は固定子、15は移動子、17は基板保
持棒、18は対向電極保持具である。
Figure 1 shows a conventional FD emitter manufacturing equipment, Figure 2
3, 4, 5, 6, 7, and 8 are diagrams showing embodiments of the present invention. In the figure, 11 is a substrate, 12 is a counter electrode, 13 is a stem holder, 14 is a stator, 15 is a mover, 17 is a substrate holding rod, and 18 is a counter electrode holder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1高電界中で有機ガスを熱分解しエミッタ素材にホイス
カ状のフィールドディソープション(以下FDという。 )イオン化用エミッタを形成するFDイオン化化工エミ
ッタ活性化装置おいて、エミッタ素材を移動可能に取り
つけるエミッタ移動部と該エミッタ移動部と同一基体に
上記エミッタ素材と対向して設けられた対向電極とから
成り、上記エミッタ素材と上記対向電極との間に高電界
を印加するごとく構成したことを特徴とするFD用用足
ミッタ活性化装置 2特許請求の範囲第1項記載の装置において、上記エミ
ッタ移動部をガイドを有する固定子とガイドに沿って移
動しエミッタを取付ける移動子とで構成したことを特徴
とするFD用用足ミッタ活性化装置 3特許請求の範囲第2項記載の装置において、上記固定
子と上記移動子のうち少なくとも一方に目盛を付したこ
とを特徴とするFD用用足ミッタ活性化装置
[Claims] 1. An FD ionization process emitter activation device that thermally decomposes an organic gas in a high electric field to form a whisker-like field desorption (hereinafter referred to as FD) ionization emitter on an emitter material. It consists of an emitter moving section for movably attaching the material, and a counter electrode provided on the same base as the emitter moving section, facing the emitter material, and applies a high electric field between the emitter material and the counter electrode. Foot emitter activation device for FD 2, characterized in that the device according to claim 1 is characterized in that the emitter moving section is moved along a stator having a guide and the guide to attach the emitter. 3. The device according to claim 2, characterized in that at least one of the stator and the mover is provided with a scale. Foot mitter activation device for FD
JP51130483A 1976-11-01 1976-11-01 Emitter activation device for FD Expired JPS58822B2 (en)

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JPS5356087A JPS5356087A (en) 1978-05-22
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0455804B2 (en) * 1983-03-12 1992-09-04 Inoue Japax Res
JPH0455805B2 (en) * 1983-04-21 1992-09-04 Inoue Japax Res
JPH0460767B2 (en) * 1984-10-24 1992-09-29 Inoe Japatsukusu Kenkyusho Kk

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JPS5356087A (en) 1978-05-22

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