JPS5919624B2 - 荷電粒子フイルタ - Google Patents
荷電粒子フイルタInfo
- Publication number
- JPS5919624B2 JPS5919624B2 JP57052549A JP5254982A JPS5919624B2 JP S5919624 B2 JPS5919624 B2 JP S5919624B2 JP 57052549 A JP57052549 A JP 57052549A JP 5254982 A JP5254982 A JP 5254982A JP S5919624 B2 JPS5919624 B2 JP S5919624B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- charged particle
- magnetic
- signal
- particle filter
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
- H01J49/26—Mass spectrometers or separator tubes
- H01J49/28—Static spectrometers
- H01J49/284—Static spectrometers using electrostatic and magnetic sectors with simple focusing, e.g. with parallel fields such as Aston spectrometer
- H01J49/286—Static spectrometers using electrostatic and magnetic sectors with simple focusing, e.g. with parallel fields such as Aston spectrometer with energy analysis, e.g. Castaing filter
- H01J49/288—Static spectrometers using electrostatic and magnetic sectors with simple focusing, e.g. with parallel fields such as Aston spectrometer with energy analysis, e.g. Castaing filter using crossed electric and magnetic fields perpendicular to the beam, e.g. Wien filter
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は直交する電場と磁場とによつて所定のエネルギ
ー及び質量の荷電粒子を選別する荷電粒子フィルタに関
する。
ー及び質量の荷電粒子を選別する荷電粒子フィルタに関
する。
直交する電場と磁場を使つて所定のエネルギー及び質量
の荷電粒子を選択的に通過させる荷電粒子フィルタの一
例を第１図に示す。
の荷電粒子を選択的に通過させる荷電粒子フィルタの一
例を第１図に示す。
図中１は荷電粒子線であり、該荷電粒子線１は開口を有
した入射絞り板２によつて一定の線束径に絞られ、磁極
３、４及び電極５、６によつて形成される磁場及び電場
の中を進行する。この場の中に入射する荷電粒子線の内
、所定のエネルギー及び質量を有する荷電粒子のみが場
の下方に設けられたスリット板Ｔの開口８を通過するよ
うに該電場及び磁場が設定される。それ以外のエネルギ
ーもしくは質量の粒子は開口８を通過できずにスリット
板１に衝突する。このフィルタは基本的には該荷電粒子
線が進行する範囲内で電場と磁場共に一様且つその方向
が直交するように構成される。この電場の強さをＥ（ベ
クトル）、磁束密度をＢ（ベクトル）とすると、Ｅ＝Ｖ
０ＸＢ・・・・・・・・・ （１）と設定できる。
した入射絞り板２によつて一定の線束径に絞られ、磁極
３、４及び電極５、６によつて形成される磁場及び電場
の中を進行する。この場の中に入射する荷電粒子線の内
、所定のエネルギー及び質量を有する荷電粒子のみが場
の下方に設けられたスリット板Ｔの開口８を通過するよ
うに該電場及び磁場が設定される。それ以外のエネルギ
ーもしくは質量の粒子は開口８を通過できずにスリット
板１に衝突する。このフィルタは基本的には該荷電粒子
線が進行する範囲内で電場と磁場共に一様且つその方向
が直交するように構成される。この電場の強さをＥ（ベ
クトル）、磁束密度をＢ（ベクトル）とすると、Ｅ＝Ｖ
０ＸＢ・・・・・・・・・ （１）と設定できる。
ここでり。は荷電粒子の速度である。このような場の中
で電荷Ｑ、質量Ｍ、速度りの荷電粒子の受ける力を考え
ると、電場による力ＦｅはＦｅ＝ＱＥ 磁場による力Ｆｂは Ｆｂ＝ＱＶＸＢ となり、荷電粒子が受ける力Ｆは Ｆ＝Ｆｅ＋ Ｆｂ となるが第（ハ式を考慮すると、 Ｆ＝ＱＥ＋ＱＶＸＢ ＝Ｑ（Ｅ＋（Ｖｏ＋△Ｖ）×Ｂ） ＝Ｑ×ΔＶＸＢ となる。
で電荷Ｑ、質量Ｍ、速度りの荷電粒子の受ける力を考え
ると、電場による力ＦｅはＦｅ＝ＱＥ 磁場による力Ｆｂは Ｆｂ＝ＱＶＸＢ となり、荷電粒子が受ける力Ｆは Ｆ＝Ｆｅ＋ Ｆｂ となるが第（ハ式を考慮すると、 Ｆ＝ＱＥ＋ＱＶＸＢ ＝Ｑ（Ｅ＋（Ｖｏ＋△Ｖ）×Ｂ） ＝Ｑ×ΔＶＸＢ となる。
但しＶ＝Ｖ０＋ΔＶである。従つて、Ｖ■ Ｖｏのとき
Ｆ＝０であつて荷電粒子は力を受けないので直進する。
スリット板の開口８をこの方向に配置しておけば、Ｖ＝
Ｖ０の荷電粒子のみをフィルタ外に取出すことができる
。一方速度りは荷電粒子の運動エネルギーＵを使つて１
Ｖ１＝Ｊ２ＱＵ／Ｍ と書くことができる。
Ｆ＝０であつて荷電粒子は力を受けないので直進する。
スリット板の開口８をこの方向に配置しておけば、Ｖ＝
Ｖ０の荷電粒子のみをフィルタ外に取出すことができる
。一方速度りは荷電粒子の運動エネルギーＵを使つて１
Ｖ１＝Ｊ２ＱＵ／Ｍ と書くことができる。
１Ｖ０１＝り０としてり０＝２ＱＵ０／Ｍｏとすると、
一般的にはＭ７ＭｏあるいはＵ７Ｕｏである荷電粒子は
ｖ〆ＶＯとなり、フイルタを通過できない。
一般的にはＭ７ＭｏあるいはＵ７Ｕｏである荷電粒子は
ｖ〆ＶＯとなり、フイルタを通過できない。
このような荷電粒子フイルタにおいて、異つた速度の荷
電粒子を選別する場合には例えば、その速度に応じて磁
場の強さが変えられる。
電粒子を選別する場合には例えば、その速度に応じて磁
場の強さが変えられる。
この磁場の強さを変えるために電磁石に磁場の強さに応
じた電流が供紬されるが、ヒステリシスの影響によつて
正確には所望の磁場が得られず、結果として所望速度の
荷電粒子を選別することができない。本発明は上述した
点に鑑みてなされたもので、磁石のヒステリシスの影響
を無くし、正確な磁場の設定を行うことができる荷電粒
子フイルタを提供することを目的とする。本発明に基づ
く荷電粒子フイルタは一対の電極と、該一対の電極間の
電場に直交する方向に磁場を形成するための磁極とを備
え、該直交する電場と磁場によつて所定のエネルギーと
質量を有する荷電粒子李選別する荷電粒子フイルタにお
いて、該磁場間に配置され、磁場の強さを検出する検出
器と、該検出器の出力信号と該磁場の強さを設定する信
号とが供紬され、その差信号を発生する手段とを備え、
該差信号に応じて該磁極間の磁場を制御するように構成
している。
じた電流が供紬されるが、ヒステリシスの影響によつて
正確には所望の磁場が得られず、結果として所望速度の
荷電粒子を選別することができない。本発明は上述した
点に鑑みてなされたもので、磁石のヒステリシスの影響
を無くし、正確な磁場の設定を行うことができる荷電粒
子フイルタを提供することを目的とする。本発明に基づ
く荷電粒子フイルタは一対の電極と、該一対の電極間の
電場に直交する方向に磁場を形成するための磁極とを備
え、該直交する電場と磁場によつて所定のエネルギーと
質量を有する荷電粒子李選別する荷電粒子フイルタにお
いて、該磁場間に配置され、磁場の強さを検出する検出
器と、該検出器の出力信号と該磁場の強さを設定する信
号とが供紬され、その差信号を発生する手段とを備え、
該差信号に応じて該磁極間の磁場を制御するように構成
している。
以下本発明の一実施例を第２図に基づき詳述する。
第２図中、１１，１２は一対の電極、１３，１４は一対
の磁極、１５はコアであり、該電極１１，１２による電
場と磁極１３，１４による磁場の中心軸は略一致されて
いる。
の磁極、１５はコアであり、該電極１１，１２による電
場と磁極１３，１４による磁場の中心軸は略一致されて
いる。
該電極１１，１２間には演算回路１６から電源１７を介
して電圧が印加され、又、コア１５に巻回されたコイル
１８には差動増幅器１９の出力電圧に応じて制御される
電源２０から励磁電流が供紬される。該差動増幅器１９
は該演算回路１６からの出力電圧と、磁極１３と１４と
の間に配置されたホール素子２２の出力電圧とを比較し
、その差電圧を発生する。該演算回路１６にはエネルギ
ー信号発生回路２３、質量信号発生回路２４、速度分散
信号発生回路２５からの信号が供結されている。該エネ
ルギー信号発生回路２３は電極１１，１２と磁極１３，
１４とによつて形成される電場と磁場との中心軸０を進
行する荷電粒子のエネルギーに対応した信号を発生して
おり、該エネルギー信号は直交場に入射する荷電粒子を
加速する加速電圧に応じて発生される。該質量信号発生
回路２４は直交場とそれに続くスリツト板とによつて選
別される荷電粒子の質量に応じた信号を発生する。該速
度分散信号発生回路２５は直交場とそれに続くスリツト
板との系の速度分散、換言すれば、選別される質量幅に
応じた信号を発生する。向、２６は該ホール素子ηに電
流を供紬する電源、２７は該ホール素子の出力電圧を増
幅する増幅器である。上述した如き構成において、速度
分散を表わす量現は荷電粒子のエヌルギ一をＵ。
して電圧が印加され、又、コア１５に巻回されたコイル
１８には差動増幅器１９の出力電圧に応じて制御される
電源２０から励磁電流が供紬される。該差動増幅器１９
は該演算回路１６からの出力電圧と、磁極１３と１４と
の間に配置されたホール素子２２の出力電圧とを比較し
、その差電圧を発生する。該演算回路１６にはエネルギ
ー信号発生回路２３、質量信号発生回路２４、速度分散
信号発生回路２５からの信号が供結されている。該エネ
ルギー信号発生回路２３は電極１１，１２と磁極１３，
１４とによつて形成される電場と磁場との中心軸０を進
行する荷電粒子のエネルギーに対応した信号を発生して
おり、該エネルギー信号は直交場に入射する荷電粒子を
加速する加速電圧に応じて発生される。該質量信号発生
回路２４は直交場とそれに続くスリツト板とによつて選
別される荷電粒子の質量に応じた信号を発生する。該速
度分散信号発生回路２５は直交場とそれに続くスリツト
板との系の速度分散、換言すれば、選別される質量幅に
応じた信号を発生する。向、２６は該ホール素子ηに電
流を供紬する電源、２７は該ホール素子の出力電圧を増
幅する増幅器である。上述した如き構成において、速度
分散を表わす量現は荷電粒子のエヌルギ一をＵ。
とすると、と書くことができる。又、電極１１と１２と
によつて形成される電場の強さＥと磁場の強さＢは次の
通りとなる。上記各式において、は電極１１，１２間の
電圧、Ｉは磁場Ｂを発生させるためにコイル１８に供紹
される電流であり、Ｋ，，ｋ２は定数である。
によつて形成される電場の強さＥと磁場の強さＢは次の
通りとなる。上記各式において、は電極１１，１２間の
電圧、Ｉは磁場Ｂを発生させるためにコイル１８に供紹
される電流であり、Ｋ，，ｋ２は定数である。
従つて、上記各式から電圧Ｖと電流１はＭ（Ｖｍ）を比
電荷とすれば次の通りとなる。第２図において、該演算
回路１６はエネルギー信号発生回路２３、質量信号発生
回路２４、速度分散信号発生回路２５からの信号によつ
て上記第（２）式の演算を行い、電源１７を介して第（
２）式に応じた電圧が電極１１，１２間に印加される。
電荷とすれば次の通りとなる。第２図において、該演算
回路１６はエネルギー信号発生回路２３、質量信号発生
回路２４、速度分散信号発生回路２５からの信号によつ
て上記第（２）式の演算を行い、電源１７を介して第（
２）式に応じた電圧が電極１１，１２間に印加される。
更に該演算回路１６は上記第（３）式に応じた演算を行
い、それに応じた電圧信号を差動増幅器１９に供給する
。該差動増幅器１９にはホール素子２２によつて検出さ
れた磁極１３，１４間の磁場の強さに応じた信号も供紬
されており、該差動増幅器１９は両信号を比較してその
差信号を発生する。該差信号はコイル１８に電流を供給
する電源２０に供給され、該電源２０を制御する。その
結果、該電源２０は差動増幅器１９に供給されるホール
素子によつて検出された信号電圧と演算回路１６からの
設定電圧とが等しくなるようにコイル１８に電流を供給
する。すなわち、該コイル１８には基本的には第（３）
式に応じた電流が流される。従つて、異つた質量の荷電
粒子を選別したい場合には、質量信号発生回路２４の発
生信号を変化させることによつて簡単に行なうことがで
きる。又選別する荷電粒子の速度分散量を変える場合に
は、速度分散信号発生回路２５の発生信号を変化させる
ことによつて簡単に行うことができる。そしてこの際、
磁場を発生させる電流値はホール素子によつて測定され
た磁場に応じて制御されることから、コア１５のヒステ
リシスの影響を無くして所望とする磁場を発生させるこ
とができる。以上詳述した如く、本発明はヒステリシス
の影響を無くして正確な磁場の設定を行い得る荷電粒子
フイルタを提供することができる。
い、それに応じた電圧信号を差動増幅器１９に供給する
。該差動増幅器１９にはホール素子２２によつて検出さ
れた磁極１３，１４間の磁場の強さに応じた信号も供紬
されており、該差動増幅器１９は両信号を比較してその
差信号を発生する。該差信号はコイル１８に電流を供給
する電源２０に供給され、該電源２０を制御する。その
結果、該電源２０は差動増幅器１９に供給されるホール
素子によつて検出された信号電圧と演算回路１６からの
設定電圧とが等しくなるようにコイル１８に電流を供給
する。すなわち、該コイル１８には基本的には第（３）
式に応じた電流が流される。従つて、異つた質量の荷電
粒子を選別したい場合には、質量信号発生回路２４の発
生信号を変化させることによつて簡単に行なうことがで
きる。又選別する荷電粒子の速度分散量を変える場合に
は、速度分散信号発生回路２５の発生信号を変化させる
ことによつて簡単に行うことができる。そしてこの際、
磁場を発生させる電流値はホール素子によつて測定され
た磁場に応じて制御されることから、コア１５のヒステ
リシスの影響を無くして所望とする磁場を発生させるこ
とができる。以上詳述した如く、本発明はヒステリシス
の影響を無くして正確な磁場の設定を行い得る荷電粒子
フイルタを提供することができる。
伺、本発明は上述した実施例に限定されること無く幾多
の変形が可能である。例えば、フイルタによつて異つた
質量の荷電粒子を選別する場合等において、電場と磁場
を共に変化させず、磁場のみを変化させる場合にも本発
明を適用し得る。
の変形が可能である。例えば、フイルタによつて異つた
質量の荷電粒子を選別する場合等において、電場と磁場
を共に変化させず、磁場のみを変化させる場合にも本発
明を適用し得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は直交した電場と磁場を用いた荷電粒子フイルタ
を示す図、第２図は本発明の一実施例を示す図である。 １１，１２：電極、１３，１４：磁極、１５：コア、１
６：演算回路、１７：電源、１８：コイル、１９：差動
増幅器、２０：電源、２２：ホール素子、２３：エネル
ギ一信号発生回路、２４：質量信号発生回路、２５：速
度分散信号発生回路、２６：電源、２７：増幅器。
を示す図、第２図は本発明の一実施例を示す図である。 １１，１２：電極、１３，１４：磁極、１５：コア、１
６：演算回路、１７：電源、１８：コイル、１９：差動
増幅器、２０：電源、２２：ホール素子、２３：エネル
ギ一信号発生回路、２４：質量信号発生回路、２５：速
度分散信号発生回路、２６：電源、２７：増幅器。
Claims (1)
- １ 一対の電極と、該一対の電極間の電場に直交する方
向に磁場を形成するための磁極とを備え、該直交する電
場と磁場によつて所定のエネルギーと質量を有する荷電
粒子を選別する荷電粒子フィルタにおいて、該磁場間に
配置され、磁場の強さを検出する検出器と、該検出器の
出力信号と該磁場の強さを設定する信号とが供給され、
その差信号を発生する手段とを備え、該差信号に応じて
該磁極間の磁場を制御するように構成した荷電粒子フィ
ルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57052549A JPS5919624B2 (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 荷電粒子フイルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57052549A JPS5919624B2 (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 荷電粒子フイルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58169859A JPS58169859A (ja) | 1983-10-06 |
| JPS5919624B2 true JPS5919624B2 (ja) | 1984-05-08 |
Family
ID=12917875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57052549A Expired JPS5919624B2 (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 荷電粒子フイルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5919624B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2416508A (en) * | 2004-07-23 | 2006-02-01 | Gillette Man Inc | Sharp undercutter and undercutter fabrication |
-
1982
- 1982-03-31 JP JP57052549A patent/JPS5919624B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58169859A (ja) | 1983-10-06 |
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